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Doctorant en génie des procédés plasma thermique (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 15 juillet 2022

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Informations générales

Référence : UMR7315-ALADEN-003
Lieu de travail : LIMOGES
Date de publication : vendredi 24 juin 2022
Nom du responsable scientifique : Alain Denoirjean, Vincent Rat
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Modélisation des mécanismes physiques dans le traitement d'une suspension en projection plasma
L'étude proposée s'inscrit dans les projets Aventurine et Sélénite cofinancés par la région Nouvelle-Aquitaine (NA), le CNRS et portés par l'IRCER, l'Institut de Mécanique et d'Ingénierie (I2M) de Bordeaux, les sociétés Safran (2ème équipementier aéronautique, leader pour la réalisation de dépôts sur pièces aéronautique) et Oerlikon (premier fabricant mondial de torches à plasma et de systèmes industriels de projection intégrés). L'objectif de ce projet est de développer un modèle prédictif de l'ensemble du procédé. A terme, ce modèle doit permettre d'aider à définir des fenêtres opératoires pour obtenir une microstructure et une épaisseur de dépôt spécifiques sur des pièces de géométrie complexe.
La modélisation de la formation du jet de plasma par l'arc électrique par une approche MagnétoHydoDynamique dans la torche de projection Sinplex développée par la société Oerlikon (Code_Saturne), le développement du jet turbulent dans l'air ambiant, la fragmentation primaire et secondaire de la suspension par le jet de plasma, son traitement cinématique, thermique et physique par une approche globale (évaporation, 1 goutte  1 particule agglomérée) sont en cours à l'IrCer avec le code Ansys_Fluent. L'I2M modélise à partir des résultats issus des modèles précédents la formation du dépôt sur le substrat avec le code Notus.
Connaissances et expérience en modélisation, méthodes numériques, programmation et physique, bon sens physique, capacité à communiquer avec les partenaires.

Contexte de travail

Ce travail se déroulera à l'Institut de Recherche sur les Céramiques (IRCER UMR CNRS 7315).
La projection plasma de suspension permet d'obtenir des revêtements avec des microstructures fines et variées répondant à des applications qui émergent au niveau industriel comme par exemple, des barrières thermiques de nouvelle génération pour l'aéronautique. Dans ce procédé, la suspension liquide contenant les particules submicroniques du matériau à déposer est injectée dans un jet de plasma thermique pour être fragmentée, évaporée libérant les particules submicroniques qui sont alors accélérées et fondues et vont impacter et s'étaler sur la pièce à revêtir pour former le dépôt. La maitrise du procédé nécessite la compréhension des mécanismes qui régissent le traitement de la suspension et la construction du revêtement. Cette compréhension passe par la simulation du procédé depuis la génération du jet de plasma, son interaction avec la suspension, l'impact des particules/gouttes sur le substrat et la construction du dépôt. Les laboratoires IRCER et TREFLE de l'I2M se sont associés pour faire avancer cette problématique qui intéresse fortement les sociétés Safran et Oerlikon, leaders internationaux pour la réalisation de dépôts sur pièces aéronautique et pour la fabrication d'équipements de projection. Les travaux de modélisation sur la formation du jet de plasma, son développement turbulent et la construction du dépôt ont débutés. Le travail de ce doctorat consistera à modéliser la fragmentation hydrodynamique de la suspension par cisaillement par l'écoulement gazeux ainsi que le comportement des fines particules au sein d'une goutte de suspension dont le liquide porteur s'évapore, se déforme et recircule en prenant en compte la diffusion et les forces sur/entre particules, de façon à permettre de prédire le nombre de particules résultant, leur taille voire leur forme, une goutte pouvant possiblement conduire à la naissance des plusieurs agrégats.

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