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Post-Doc : Expérience de turbulence en déclin en rotation avec de l'hélium liquide cryogénique (H/F)

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Informations générales

Référence : UPR2940-ELOBER-019
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : lundi 6 janvier 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 mars 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : Entre 2617,05 € et 3017,31 € brut selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Le candidat devra préparer, exécuter et analyser une expérience hydrodynamique cryogénique en utilisant de l'hélium liquide comme fluide de travail en rotation. La pierre angulaire de ce programme est d'utiliser l'hélium I (hélium normal) comme fluide de travail pour bénéficier de sa très faible viscosité cinématique afin de s'approcher de la limite asymptotique de turbulence d'ondes Re=UL/ν→∞ et Ro=U/2ΩL→0 plus proche que toutes les expériences précédentes de turbulence en rotation. Ce faisant, on maximise le rapport Re/Ro=2ΩL^2/ν, c'est-à-dire que l'on maximise l'échelle d'injection d'énergie L (qui diffère de la taille du réservoir de fluide) et la vitesse de rotation Ω tout en minimisant la viscosité ν.
Pour atteindre cet objectif, nous utiliserons un cryostat en rotation déjà en fonctionnement et équipé de 8 accès optiques. Nous mettrons en place un système de vélocimétrie par image de particules (PIV) pour mesurer les champs de vitesse dans le cryostat en rotation. Nous utiliserons des particules d'hydrogène ou de deutérium de taille micronique comme particules traceuses afin de correspondre au mieux à la densité du fluide. Ces particules ont déjà été utilisées dans un contexte cryogénique pour faire du Lagrangian Particle Tracking (LPT) dans le groupe et les protocoles expérimentaux pour générer ces particules sont bien définis.
Comme objectif secondaire, nous prévoyons également de mettre en place du 3D-LPT, une première dans le LHe. Le 3D-LPT donne accès à un nombre significatif d'observables eulériens impliqués dans l'analyse des données, qui sera réalisée dans le cadre de la collaboration. Le schéma de forçage à mettre en œuvre est la translation d'une grille le long de l'axe de rotation du cryostat (maille de la grille de ~2 cm).
L'idée est ici de déclencher une turbulence presque homogène, initialement non affectée par la rotation et de la laisser décroitre. Pendant cette décroissance, les fluctuations de vitesse U vont diminuer et des nombres de Rossby Ro plus petits seront explorés. L'axe motorisé pour déplacer la grille est déjà opérationnel, le candidat devra concevoir et réaliser la grille (impression 3D) et mettre en place un système de mesure de température approprié le long de l'axe vertical afin de s'assurer que le fluide de travail est isotherme. De plus, en utilisant un bilan énergétique global et la mesure du débit d'hélium évaporé, nous prévoyons d'accéder à une mesure directe de la dissipation d'énergie globale dans l'écoulement.
Le résultat scientifique de ces expériences sera la mesure des champs de vitesse et de séries temporelles de trajectoires de particules dans une turbulence en décroissance presque homogène sous l'influence de la rotation atteignant des régimes de nombre de Rossby sans précédent.

Activités

Le postdoctorant préparera, exécutera et analysera une expérience d'hydrodynamique cryogénique utilisant de l'hélium liquide comme fluide de travail en rotation.
Son travail peut être divisé en plusieurs tâches :
-Développer et tester la thermométrie appropriée : une expérience de contre-courant utilisant de l'hélium superfluide (déjà monté) servira d'expérience de référence.
-Définir, réaliser et installer la grille appropriée en utilisant la technologie d'impression 3D disponible dans l'IN.
-Exécuter les expériences de turbulence en décroissance sous rotation dans l'hélium I. L'analyse de ces données (PIV et LPT) sera faite en étroite collaboration avec nos partenaires du projet.

Compétences

Un niveau Master en physique de base est requis (ainsi qu'un doctorat en physique). Une expérience en hydrodynamique expérimentale est obligatoire. Une expérience en cryogénie serait un plus. En ce qui concerne la cryogénie, l'expertise du laboratoire et la formation disponible fournie par le CNRS peuvent compenser, mais il est certain que ce poste requiert un candidat avec de fortes compétences expérimentales.

Contexte de travail

Ces travaux seront menés au sein de l'équipe HELFA de l'Institut Néel et bénéficieront de son infrastructure technique et de ses pôles techniques. Les collègues de FAST (Univ. Paris Sud) directement impliqués dans le projet ont mené des expériences similaires sur l'eau, produisant des résultats importants dans la communauté de turbulence en rotation, mais sans atteindre de Ro très bas. Ce projet bénéficiera de leur expertise. Ce travail est financé par une ANR qui définit un premier contour de nos collaborations naturelles avec la FAST (Univ. Paris Sud), le LMFA (EC de Lyon) et le LP (ENS-Lyon), auxquelles s'ajoutent nos collègues grenoblois du LEGI (Univ. Grenoble Alpes) et du CEA-SBT.

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