Le principe de piston liquide présente plusieurs avantages par rapport à un piston solide pour une utilisation dans un système de stockage d’énergie sous forme d’air comprimé. Dans ce contexte, le projet REMORA développé par Segula Technologies où le piston liquide est utilisé pour réaliser les processus compression (stockage) et détente (restitution) d’air comprimé dans l’objectif de stocker l’énergie électrique produite. Les travaux sur la compréhension des phénomènes physiques liés à la compression/détente par piston liquide sont absents de la littérature scientifique. L’objectif de cette thèse est de modéliser numériquement la compression / détente par piston liquide. Initialement, la méthode LBM (Lattice Boltzmann Method) est utilisée mais n’a pu donner les résultats souhaités en raison de verrous scientifiques majeurs. Le choix a ensuite porté sur la résolution des équations de Navier-Stokes et la méthode VOF (Volume of Fluid) pour le suivi de l’interface. Les résultats du modèle numérique ont pu être comparés avec des études expérimentales ce qui a permis de les valider. La nature 3D de l’écoulement et la transition (du régime d’écoulement et de transferts thermiques) qui se produit au cours de la compression et de la détente ont pu être étudiés. Un modèle a ensuite développé pour prendre en compte l’effet de l’évolution de la température dans les parois sur l’écoulement et la température de l’air. Une étude paramétrique de ces processus a aussi été réalisée et a montré l’effet de certains paramètres (vitesse du piston, température et matériau de la paroi) sur l’évolution de la température et le rendement.