La cavitation est un phénomène de changement de phase liquide-vapeur qui apparaît dans les zones de dépression des machines et organes hydrauliques, limitant leur gamme de fonctionnement et leur performance. Ce phénomène peut être responsable d’un arrachement de matière appelé érosion de cavitation qui limite la durée de vie des composants hydrauliques. La prévision du risque de cavitation et d’érosion de cavitation revêt donc un caractère essentiel tant lors de la conception des matériels hydrauliques que lors de leur exploitation.L'objectif de cette thèse a été de simuler des écoulements cavitants instationnaires avec un code bi-fluide, puis d’évaluer une grandeur « intensité de cavitation » représentative du chargement généré par l’écoulement sur les parois, dans le but de prévoir à terme l’érosion de cavitation sur les pompes roto-dynamiques.Après une première partie introductive et le rappel du cas expérimental servant à la validation (le profil NACA 65012 testé à l’EPFL), la thèse est ainsi divisée en deux grandes parties :- la mise en place et la validation de la simulation numérique et du comportement hydrodynamique de la cavitation,- l’implémentation et la validation du modèle d’intensité de cavitation.Les codes de calculs actuels traitant de la cavitation sont majoritairement des codes dits homogènes, dont peu résolvent l’équation de conservation de l’énergie. Quelques applications avec des codes bi-fluides gérant les déséquilibres dynamiques sont disponibles pour des écoulements cavitants isothermes. Cette thèse propose un nouveau modèle de cavitation pour le code bi-fluide neptune_cfd, co-développé par EDF, résolvant l'équation de conservation de l'énergie. Le modèle proposé est basé sur la différence entre l'enthalpie de la phase et son enthalpie de saturation.Dans un premier temps, nous avons étudié l'écoulement hydrodynamique autour de l'hydrofoil en portant une attention particulière à la détermination de la longueur de la poche qui est délicate à établir pour les écoulements cavitants instationnaires et qui est un critère hydrodynamique de validation pour l'étude. Deux configurations d’écoulements ont été étudiées, associées à des incidences de l’hydrofoil à 4° (poche dite « stable ») et 6° (poche dite « instable »). L'utilisation du code bi-fluide a permis de capturer les caractéristiques principales de l'écoulement cavitant (nombre de cavitation, longueur de poche, coefficients de pression et fréquences de lâchers des structures de vapeur) avec un bon accord aux résultats expérimentaux. Le nouvel outil numérique a permis des simulations plus fiables que celles menées précédemment à l’aide d’une approche utilisant un code homogène.Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux méthodes numériques de prévision de l’intensité de cavitation. Nous avons utilisé le modèle de « cascade énergétique » dont nous avons étudié la décomposition en proposant une interprétation physique basée sur le travail de pression. Dans son intégration au code de calcul bi-fluide, nous avons proposé un nouvel algorithme de calcul de l'intensité de cavitation qui est 40% plus rapide que la méthode initiale. Nous avons implémenté également une nouvelle méthode de projection de l'angle solide, permettant d’évaluer l’énergie agressive atteignant la surface, qui est adaptée aux maillages hexaédriques souvent utilisés dans l'industrie.Le modèle d’intensité de cavitation a permis de localiser correctement la zone d’érosion en accord avec les résultats expérimentaux bien qu’un décalage ait été observé pour la poche « instable ». Des analyses physiques concernant les effets thermodynamiques en cavitation ont pu être également effectuées, présentant des perspectives intéressantes pour des applications futures en fluides thermosensibles.