Thèse Modélisation Multi-Échelle des Transferts Thermo-Hygro-Acoustiques et Caractérisation dans les Matériaux Poreux de l'Échelle Fibreuse à la Paroi du Bâtiment. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne
École doctorale : Sciences, Technologie, Santé
Laboratoire de recherche : LTI - Laboratoire des Technologies Innovantes
Direction de la thèse : Laurent MARMORET ORCID 0000000201448275
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-08T23:59:59

L'enjeu de cette thèse est de lever les verrous scientifiques liés à la prise en compte de la dynamique des fluides (air/vapeur) dans les matériaux très poreux et de son impact sur les transferts couplés thermo-hygro-acoustiques, afin de prédire le comportement réel des parois en environnement variable.

Objectif général : Développer une modélisation multi-échelle (COMSOL/ANSYS) permettant de quantifier le transfert thermo-hygro-acoustiques dans les matériaux très poreux et en particulier la conduction dans la phase gazeuse (air/humidité) et l'évolution des paramètres acoustiques effectifs.

L'amélioration de la performance énergétique et acoustique des bâtiments repose massivement sur l'usage de matériaux isolants poreux (laines minérales, fibres végétales, matériaux biosourcés). Cependant, il existe souvent un écart de performance (performance gap) entre les valeurs mesurées en laboratoire et la réalité sur site, tant du point de vue thermique qu'acoustique. Cette divergence s'explique par des phénomènes physiques complexes souvent négligés : i) les écoulements d'air parasites modifiant les transferts convectifs et l'impédance acoustique du milieu, ii) les transferts couplés chaleur-air-humidité affectant simultanément la conductivité thermique et la résistivité au flux d'air et iii) la dégradation des propriétés sous l'effet du vieillissement hygrothermique, altérant à la fois la résistance thermique et les performances d'absorption sonore.
Dans ces matériaux (porosité > 95 %), la conduction dans la phase gazeuse est prédominante, représentant 60 % à 80 % du transfert thermique total. Or, si l'eau remplace l'air ou condense, la conductivité du milieu poreux augmente drastiquement (eau0,6 W/m.K, soit 23 fois plus importante pour l'eau que pour l'air). Par ailleurs, ces matériaux poreux agissent également comme des absorbeurs acoustiques dont les performances dépendent fortement de la structure du réseau poreux (porosité, tortuosité, résistivité au flux d'air) et des conditions hygrothermiques, la teneur en eau pouvant modifier les mécanismes de dissipation visco-thermique et par suite l'absorption sonore. Pourtant, les logiciels de simulation thermique dynamique (STD), tels que Pleiades+Comfie, utilisent généralement des propriétés constantes déterminées à l'état sec, ignorant la dynamique fluide au sein du réseau poreux et ses conséquences multiphysiques.