Description du sujet de thèse

L'oxy-combustion est considérée comme un processus-clé dans la décarbonation des centrales électriques et la production de chaleur dans plusieurs industries. La combustion avec de l'oxygène pur produit une concentration élevée de CO2 permettant une capture efficace du carbone. Dans les scénarios de réduction des émissions anthropiques de CO2, tels que la feuille de route récemment publiée par l'Agence internationale de l'énergie pour la transition vers des émissions nettes nulles, la capture, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS) sont toujours mentionnés comme l'un des piliers essentiels pour atteindre cet objectif dans le secteur de l'industrie. C'est le cas, en particulier, des industries de transformation et de fabrication qui utilisent des procédés à haute température et émettent beaucoup de carbone, comme les verreries, les aciéries, les usines pétrochimiques ou les cimenteries. Le captage du carbone par oxy-combustion s'inscrit ainsi dans le cadre de la stratégie nationale bas carbone, qui vise à atteindre la neutralité carbone en France d'ici 2050.

Le projet OXY3C
La thèse s'inscrit dans un ambitieux projet national d'amélioration des procédés en oxy-combustion. Le consortium de huit partenaires académiques et d'IFPEN rassemble des spécialistes autour de deux approches : la combustion en boucle chimique (CLC) pour la biomasse et les flammes d'oxy-combustion pour les flammes de gaz naturel mais aussi de biogaz, intégrant ainsi des solutions adaptées aux émissions négatives. Le projet s'appuie sur l'expertise reconnue du consortium en matière de diagnostics avancés appliqués aux installations expérimentales d'oxy-combustion, de simulation numérique à haute performance et des outils de modélisation numérique, pour le développement de technologies sobres et à haute efficacité énergétique applicables dans une gamme étendue d'applications : turbines à gaz, chaudières, verreries, aciéries, centrales électriques et cimenteries.

Le laboratoire EM2C est une unité de recherche du CNRS située à CentraleSupélec au sein de l'Université Paris-Saclay. Il associe une recherche académique de haut niveau à des études appliquées en partenariat avec les plus grandes entreprises et centres de recherche dans le domaine des transports et de l'énergie. Les activités du groupe Combustion concernent le contrôle, l'amélioration et l'optimisation de la combustion. Les objectifs sont une meilleure connaissance des mécanismes élémentaires et de leurs couplages grâce aux compétences développées en expérimentation, modélisation et simulation numérique. L'EM2C étudie l'oxy-combustion depuis plusieurs années.

Le laboratoire EM2C recherche un candidat (H/F) hautement qualifié pour une bourse de doctorat dans le domaine de l'expérimentation et de la modélisation de la combustion et du transfert de chaleur. Le candidat (H/F) retenu sera encadré par Dr. Clément Mirat, Dr. Christopher Betrancourt et Pr. Ronan Vicquelin pour étudier l'oxycombustion dans une chambre de combustion à haute pression.
Ce travail combine expériences et modélisation pour étudier la stabilisation, le transfert de chaleur et la formation de polluants dans les flammes swirlées en fonction des paramètres d'injection et de la dilution. Des mesures basées sur des techniques optiques laser avancées seront effectuées sur un banc expérimental OxyTec à pression atmosphérique et sur une installation d'essai à haute pression. L'analyse physique et les comparaisons avec les simulations multi-physiques réalisées en parallèle au laboratoire permettront d'identifier les mécanismes clés. Les résultats de la recherche seront publiés dans les principales revues internationales à fort impact.

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 en qualité de doctorant (H/F), vous serez inscrit à l'école doctorale SMEMAG (ED 579 - Sciences Mécaniques & Énergétiques, Matériaux & Géosciences).
Le Laboratoire EM2C est composé d'environ 45 agents permanents (chercheurs, enseignants-chercheurs & personnels d'appui à la recherche) et 35 doctorants, post-doctorants, stagiaires & professeurs invités.

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.

Informations complémentaires

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 les travaux expérimentaux, la physique et les diagnostics optiques. Une expérience en montage et pilotage d'expériences ou diagnostics en mécanique des fluides ou en combustion serait appréciable. 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.