Missions

- Prise en compte des formes complexes des particules dans les lits fluidisés de procédés solaires à concentration
- Analyse du couplage entre la forme complexe des particules et les transferts thermiques

Activités

-Implémenter une méthode de transport et des collisions pour les particules de forme complexe
-Valider les développements réalisés sur des configurations simples
-Réaliser des simulations numériques dans des configurations représentatives des applications aux centrales solaires à concentration

Compétences

-Simulation numérique
-Calcul haute performance
-Maitrise des langages de programmation C et C++
-Mécaniques des fluides
-Ecoulements diphasiques
-Transferts thermiques

Contexte de travail

Les lits fluidisés circulants possèdent des caractéristiques exceptionnelles en termes de transport et de mélange, de mise en contact entre la phase dispersée et le milieu gazeux, d’inertie thermique et de transfert en parois. Ces caractéristiques les rendent très présents dans le domaine de l’énergie notamment pour le développement de procédés innovants qui répondent aux enjeux de la transition énergétique. Les lits fluidisés circulants gaz-solide sont étudiés par le PROMES comme une alternative aux fluides caloporteurs qui sont utilisés pour transporter la chaleur obtenue à partir du rayonnement solaire dans les centrales solaires à concentration notamment dans le cadre des projets européens CSP2 et Next-CSP. Dans ce procédé, le rayonnement solaire est concentré sur des tubes verticaux au sein desquels circule un mélange gaz-particules. La compréhension et la maitrise des régimes d’écoulements en jeu, et des transferts thermiques associés, restent actuellement des verrous scientifiques pour le développement de cette technologie. Les couplages entre la dynamique, la thermique, le caractère diphasique de l’écoulement, les effets de parois et les collisions rendent la physique particulièrement complexe. Pour mieux comprendre ces couplages, le laboratoire PROMES développe des méthodes numériques fines où les interactions fluide-particules sont explicitement simulées. Le code de calcul haute performance (HPC) TrioCFD basé sur une méthode Front-Tracking a été modifié pour permettre la simulation de particules solides. Il a été utilisé avec succès pour simuler des écoulements de lits fluidisés avec plusieurs milliers de particules. Cependant, la méthode actuelle ne prend pas en compte la forme complexe des particules.

L’analyse des verrous technologiques liés à l’application solaire identifie comme priorité la réalisation de simulations avec un très grand nombre de particules (plus de 10 000) et le développement de la simulation couplée du transport et des transferts de chaleur dans les lits fluidisés gaz-solide à haute température avec des particules de formes complexes. L’enjeu scientifique majeur concerne l’étude des phénomènes collectifs des particules et l’identification de l’effet de la forme complexe des particules sur l’hydrodynamique et les transferts de chaleur. Ces réalisations indispensables pour l’application aux centrales solaires à concentration, n’ont encore jamais été réalisées dans le cadre de simulations fines d’écoulement fluide-particule et constitue une ouverture majeure vers le couplage multi-physique.

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.