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Doctorant.e (H/F) HPC, Simulations numériques Instationnaires de Suspensions de particules Solides macroscopiques

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

Date Limite Candidature : mercredi 5 octobre 2022

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Informations générales

Référence : UMR7641-NASNAA-011
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : mercredi 14 septembre 2022
Nom du responsable scientifique : Aline Lefebvre-Lepot (CR CNRS au CMAP) et Georges Gauthier (Maître de Conférences au FAST)
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les suspensions, composées de particules macroscopiques immergées dans un fluide visqueux sont présentes dans des domaines variés, aussi bien industriels (retraitement des déchets, bétons, transport de pâtes ou granulés...), que naturels (envasement, dynamique côtière, glissements de terrain, dispersion de polluants...) ou sanitaires (traitement des eaux usées...). Bien que présents dans la vie de tous les jours, les propriétés d'écoulement de ces systèmes sont encore partiellement incomprises.
Il est maintenant bien établi qu'une meilleure compréhension du comportement de ces systèmes passe par leur simulation numérique à l'échelle des particules.

Missions :

L'objectif du projet est d'améliorer la compréhension des mécanismes à l'origine des instabilités de concentration ou de blocage lors de l'écoulement de suspensions rhéo-épaississantes dans des géométries confinées (par exemple l'écoulement dans un tube de petit diamètre) puis de les confronter aux prédictions théoriques du modèle rhéologique développé par Wyart et Cates. Dans le cadre de ce projet, le/le candidat.e associera l'approche numérique, qui donnera accès au détail des interactions fluide/particule et particule/particule et l'approche expérimentale, pour l'étude macroscopique de l'instabilité (seuil, taux de croissance ...) et la détermination des simulations à réaliser.

Activités :

- Du point de vue numérique, le/la candidat.e utilisera le code de simulation HPC développé par l'équipe du CMAP, couplant un solveur éléments finis fluide/particules et un solveur de type dynamique des contacts SCoPI. Au cours de la thèse, le/la candidat.e aura à compléter le code afin de prendre en compte l'inertie des particules et le terme instationnaire dans la simulation de la phase fluide. Il/Elle aura également à développer des outils de post-traitement des données (numériques et expérimentales).

- Il/Elle s'appuiera sur deux dispositifs expérimentaux d'écoulements de suspensions présents au laboratoire FAST dont il/elle étudiera l'écoulement par analyse et traitement d'image. L'objectif de ces expériences est d'obtenir des observables confrontables aux résultats des simulations numériques.

- Grâce à ces outils numériques et expérimentaux, il/elle étudiera l'influence de l'inertie sur les observables telles que le tenseur des déformations, des contraintes, la densité de contacts et fraction de contacts frottants et lubrifiés.

Contexte de travail

La thèse se déroulera dans le cadre du projet SISSI (Simulations Instationnaires de Suspensions de particules Solides Inertielles) à l'interface entre physique des suspensions macroscopiques à bas nombre de Reynolds, modélisation mathématique, analyse numérique et programmation HPC. Ce projet est soutenu par la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires du CNRS.

Pour atteindre ses objectifs, le projet interdisciplinaire SISSI combine l'expertise de deux équipes complémentaires : analyse numérique et programmation logicielle de l'équipe du Centre de Mathématiques Appliquées CMAP (École Polytechnique, Palaiseau) et rhéologie et écoulements de suspensions de l'équipe Granulaires et Suspensions du laboratoire FAST (Université Paris Saclay, Orsay).

Le projet de thèse sera ainsi réalisé en interaction entre deux laboratoires :

- Le CMAP (Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Palaiseau) dont l'objectif est le développement et l'exploration des mathématiques en liaison avec les applications. Structuré en 4 pôles de recherche et 10 équipes, le CMAP rassemble 62 chercheurs et enseignants-chercheurs, 13 ingénieurs, techniciens et administratifs et environ 150 doctorants, post-docs, chercheurs associés et stagiaires. L'étudiant s'insérera dans l'équipe "EDP pour la physique" du pôle "Analyse Numérique et Equations aux dérivées partielles" du laboratoire.

- Le FAST (Université Paris-Saclay) dont les sujets développés se rattachent à l'hydrodynamique, aux transferts, à la mécanique et à la physique des milieux dispersés. Structuré en 4 thèmes de recherche, le FAST rassemble 23 chercheurs et enseignants-chercheurs, 7 ingénieurs, techniciens et administratifs et environ 15 doctorants, post-docs, chercheurs associés et stagiaires. L'étudiant.e s'insérera dans le thème Granulaires et Suspensions du laboratoire.

La thèse sera dirigée par A. Lefebvre-Lepot (CMAP) et G. Gauthier (FAST). Le/La candidat.e sera également co-encadré.e par B. Darbois-Texier (FAST) et L. Gouarin (CMAP). Il/Elle sera membre des deux laboratoires, dont la proximité géographique permettra de nombreux échanges. Des rencontres bimensuelles seront organisées entre les différents partenaires.

Contraintes et risques

Aucune contrainte ni risque

Informations complémentaires

Le/La candidate devra être titulaire d'un Master 2 en Physique ou Mécanique des Milieux Continus (Fluides ou Solides) avec une forte orientation numérique. Idéalement, la personne recrutée devra avoir une formation en méthodes de simulation numérique en lien avec des problèmes physiques (milieux granulaires, suspensions ou autre...). Une bonne connaissance du langage python est souhaitée. La connaissance du langage C++ et/ou une expérience en calcul haute performance seraient un avantage.

Les dossiers de candidature devront contenir :
- un curriculum vitae et les coordonnées de personnes susceptibles de donner un avis motivé sur le candidat
- une lettre de motivation décrivant l'intérêt du candidat pour le projet de recherche
- les notes de master (M1, M2)

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