Étude de l’Infiltration des Polluants Gazeux dans les Habitacles de Véhicules : Une Approche Expérimentale et Numérique

L'ESTACA, école d'ingénieurs faisant partie du groupe ISAE, forme en 5 ans des ingénieurs passionnés par
les technologies qui répondent aux besoins de nouvelles mobilités et mène une recherche appliquée pour une
mobilité durable, intelligente et sûre au service de tous les acteurs des transports :
Aéronautique, automobile, spatial, transports urbains et ferroviaires, naval
L’ESTACA c’est :
- Deux formations d’ingénieurs, dont une par apprentissage, habilitées par la Commission des Titres
d’Ingénieurs et des Mastères habilités par la Conférence des Grandes Ecoles.
- Des équipes d’enseignants et d’enseignants-chercheurs qui accompagnent plus de 2200 élèves-ingénieurs
sur ses trois campus :
• ESTACA Paris-Saclay à Montigny-le-Bretonneux (Yvelines)
• ESTACA Laval (Mayenne)
• ESTACA Bordeaux (Gironde)
ESTACA’Lab, le laboratoire de recherche de l’ESTACA, regroupe aujourd’hui une trentaine d’enseignantschercheurs
et une quarantaine de doctorants. Il développe une recherche appliquée dans un contexte
fortement collaboratif pour une mobilité durable, intelligente et sûre.

Le stage abordera la problématique de la qualité de l’air en lien avec les transports. La contribution des transports routiers aux émissions de polluants atmosphériques est significative pour de nombreuses substances, qu’elles soient gazeuses ou particulaires. Elle peut même être majoritaire dans certains cas. Ces polluants peuvent s’infiltrer dans les habitacles des véhicules, exposant ses passagers à des concentrations qui pourraient être supérieures à celles extérieures. D’autre part, certains polluants sont émis directement par les différents composants de l’habitacle, principalement les Composés Organiques Volatils.

Les espaces clos, tels que les habitacles de véhicules ou les chambres expérimentales, sont particulièrement sensibles à l’accumulation de polluants gazeux provenant de sources extérieures (trafic, industries) ou internes (matériaux, activités humaines). Comprendre ces mécanismes est essentiel pour évaluer les risques sanitaires et améliorer les systèmes de ventilation des véhicules.

Ce projet vise à développer une méthodologie innovante pour l’analyse de l’infiltration des polluants gazeux issus des lignes d’échappement de véhicules conformes aux normes Euro 3 à Euro 6. Il repose sur une double approche combinant expérimentation en environnement contrôlé et modélisation numérique avancée.

Objectifs du Projet

1. Développement d’un protocole expérimental standardisé pour la caractérisation des polluants gazeux en lien avec les véhicules de différentes normes Euro.
2. Analyse de l’infiltration des polluants dans un environnement clos, en comparant leur répartition à l’intérieur et à l’extérieur des véhicules sous différents modes de ventilation.
3. Amélioration des simulations numériques en étendant les modèles existants à des approches diphasiques spécifiques aux gaz, afin d’approfondir la compréhension des phénomènes de dispersion et d’homogénéisation des polluants dans l’habitacle.

Méthodologie et Moyens Déployés

Expérimentation en environnement contrôlé :

L’étude repose sur l’utilisation d’une bulle qualité de l’air, une enceinte fermée permettant de reproduire des conditions homogènes et reproductibles de pollution gazeuse. Un système de contrôle de débit de gaz, via des vannes ajustables, sera mis en place pour maintenir un taux constant de polluants. L’évaluation de l’infiltration dans l’habitacle du véhicule sera réalisée grâce à des capteurs spécifiques (Thermo Scientific 42i et 49i) permettant de mesurer les concentrations de NOx et autres gaz nocifs selon différents scénarios de ventilation.

Modélisation et simulations numériques :

Les simulations de l’écoulement des polluants seront réalisées sur les serveurs de calcul. Le projet prévoit d’étendre les modèles numériques actuels (monophasique et diphasique) pour inclure la dynamique des polluants gazeux dans des environnements confinés. Ces simulations permettront de mieux comprendre les processus de diffusion et de transport des gaz à l’intérieur des véhicules.

Diplôme(s) requis : Etudiant(e) actuellement en master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur : Mécanique des fluides, Physique des aérosols ou Environnement.

Compétences attendues :

• Notions approfondies en mécanique des fluides ou en physique des aérosols.
• Compétences en métrologies/instrumentation seraient un plus.
• Aptitudes relationnelles, Sens de l'analyse, Rigueur/Méthode, Esprit d'équipe.