Missions

Conformément à l'objectif du "Green Deal" européen d'atteindre la neutralité carbone dans l'industrie aéronautique d'ici 2050, de nombreuses technologies incrémentales et de rupture font l'objet de recherches liées à la conception de nouveaux avions et systèmes de propulsion. En ce qui concerne les futurs systèmes de propulsion, l'une des pistes envisagées pour les types d'avions régionaux, à courte et moyenne portée, est l'utilisation de l'hydrogène comme source de carburant. Elle nécessitera toutefois une refonte complète de la conception des avions, des infrastructures de ravitaillement, des processus de certification ou des réglementations aéronautiques. Comme l'a évalué l'étude "Hydrogen-powered aviation" commandée par CleanSky2 en mai 2020, la propulsion à l'hydrogène pourrait entraîner un potentiel de réduction de l'impact climatique compris entre 50 et 75% en termes d'équivalent CO2 par rapport à l'impact climatique total de l'aviation alimentée au kérosène. Déjà largement utilisé dans le secteur spatial comme carburant associé à l'oxygène liquide, la conception et le développement de l'hydrogène pour les avions civils n'en sont qu'à leurs débuts et représentent une révolution dans l'industrie aéronautique. Plusieurs obstacles critiques doivent être identifiés et résolus avant tout développement industriel sérieux. L'un des principaux problèmes de la combustion H2-air est la production d'oxydes d'azote (NOx). Ces NOx sont des polluants atmosphériques impliqués notamment dans les pluies acides et la pollution de l'ozone.
Un consortium européen HESTIA (HydrogEn combuSTion In Aero engines) dirigé par SAFRAN s'est vu accorder un projet de 48 mois pour résoudre ces problèmes. Entre autres, les émissions réelles de NOx doivent être quantifiées et comprises de manière adéquate pour évaluer les émissions de polluants des futures chambres de combustion H2.
Une première étude a permis de mettre au point une méthode pour venir sonder la concentration en molécule d’oxyde d’azote dans un plan (NO-PLIF). Ces développements ont permis d’obtenir des cartes de température et de concentration dans un brûleur laminaire prémélangé avec des richesses allant de 0.6 à 1.1. Les résultats obtenus ont été comparés à des résultats issus de simulations numériques.
La recherche proposée dans le cadre de cette mission est d’appliquer le diagnostic initialement développé à des situations soumises à des fluctuations de vitesse. Pour ce faire, l’écoulement du brûleur sera pulsé afin de créer des variations de débit, résultant en des variations de surface de flammes. L’objectif est d’obtenir des cartes quantitatives de concentration de NO et de température et de pouvoir en proposer une comparaison avec des simulations numériques pour différentes amplitudes de fluctuations.

Activités

Vous serez en charge de déployer le diagnostic quantitatif pour le mesure de la concentration de NO dans un plan dans un brûleur laminaire pulsé en présence d’hun mélange hydrogène-air à différentes richesses. Pour ce faire, il est attendu que vous fassiez des premières mesures par balayage de longueurs d’onde afin d’obtenir une carte moyenne de la température. Par la suite, vous sélectionnerez une longueur d’onde d’excitation afin de déterminer la concentration locale en NO. Les pulsations seront imposées par une vane électro-magnétique que vous piloterez par un logiciel externe, couplé à la synchronisation du laser afin d’obtenir des images en moyenne de phases pour différentes fréquences et amplitudes de pulsations aux différentes richesses étudiées.
Vous écrirez aussi un rapport exposant l’ensemble de ces expériences et présenterez ces résultats lors des réunions d’avancement du projet européen. 
Enfin, vous participerez à la formation des futurs utilisateurs du dispositif pour obtenir des cartographies de concentration de NO dans différentes configurations d’écoulement.

Compétences

Vous êtes titulaire d'un Master de Recherche ou diplômé d'une Ecole d'Ingénieur en mécanique des fluides, combustion ou énergétique. Vous avez une appétence pour l'expérimentation et le traitement des données et vous maitrisez la théorie de la fluorescence induite par laser.
Vous avez une expérience confirmée dans l’utilisation de diagnostics laser dans des flammes hydrogène-air, notamment pour venir sonder la présence de molécules d’oxyde d’azote dans un plan de l’écoulement (NO-PLIF).
Vous faites preuve d’une bonne aptitude de communication orale et écrite pour présenter vos travaux à l’oral et rédiger des articles dans des revues scientifiques.

Contexte de travail

Le laboratoire EM2C (CNRS/INSIS et Université Paris-Saclay/CentraleSupélec http://em2c.centralesupelec.fr/), par ses recherches académiques de haut niveau sur l'énergie et la combustion et ses études appliquées en partenariat avec les entreprises ou les centres de recherche les plus en vue dans le domaine des transports et de l'énergie, contribue de manière significative à l'avancée des connaissances sur ces enjeux critiques, tant pour le climat que pour l'environnement. Pour répondre à ces enjeux, les activités de recherche du laboratoire s'organisent autour de trois axes intitulés Combustion, Plasmas hors d'équilibre, Physique des transferts, et d'une action transversale en Mathématiques appliquées. Vous serez inclus dans l'axe Combustion et plus précisément dans le groupe Propulsion aéronautique.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.