Thèse H/F Développement de méthodes numériques pour la simulation des écoulements diphasiques avec résolution des interfaces et saut des propriétés

Description du Poste

Sujet De Thèse

Titre de la thèse : Développement de méthodes numériques pour la simulation des écoulements diphasiques avec résolution des interfaces et saut des propriétés

Mots-clés de la thèse : mécanique des fluides, méthodes numériques, écoulement diphasique, simulation numérique.

Votre Environnement de Travail

Contexte et motivation
Les écoulements diphasiques avec interfaces résolues (ex. : particules, bulles, gouttes, films liquides) sont omniprésents dans des applications industrielles (énergie, technologie solaire à concentration, chimie, nucléaire, …) et environnementales. Leur simulation numérique précise reste un défi majeur en raison des discontinuités fortes aux interfaces (sauts de propriétés matérielles, tensions superficielles). Les méthodes classiques comme l’approche one-fluid ou les méthodes front-tracking (utilisées dans TrioCFD) introduisent des erreurs de régularisation qui dégradent l’ordre de convergence des schémas numériques, limitant la précision des simulations, surtout pour des nombres de Reynolds ou Weber élevés.
Le projet ANR REGIME vise à développer des modèles de régularisation innovants pour quantifier et réduire ces erreurs, en combinant :
1. Une analyse théorique des erreurs introduites par les méthodes de régularisation.
2. Leur implémentation discrète dans des codes open-source (Basilisk, TrioCFD, JADIM).
3. Leur validation sur des cas tests académiques et applicatifs.
Cette thèse se concentre sur l’implémentation, la validation et l’évaluation de ces méthodes au sein du logiciel TrioCFD.

Objectifs
• Le développement de méthodes hybrides cut-cell et one-fluid Titre de la thèse : Développement de méthodes numériques pour la simulation des écoulements
• L’implémentation dans TrioCFD (code front-tracking du CEA) de ces méthodes
• La validation et l’évaluation de ces méthodes notamment sur des problèmes avec transfert thermique.

Méthode
Dans cette thèse nous utiliserons la méthode de Front-Tracking du logiciel TrioCFD pour prendre en compte le caractère diphasique de l’écoulement. Celle-ci utilise un maillage mobile de surface qui
représente explicitement les interfaces. Elle permet donc de décrire précisément des géométries quelconques ainsi que leurs interactions avec le fluide environnant. Récemment, cette méthode initialement développée avec une approche one-fluid a été modifié pour une approche cut-cell. Les relations de saut sont explicitement imposées aux interfaces et la méthode est intrinsèquement conservative. De façon générale, les résultats obtenus avec l’approche cut-cell sont plus précis pour une résolution en maillage équivalente. Cependant, les coûts numériques restent plus élevés et dans certains cas la précision est légèrement détériorée. L’objectif principal de la thèse est donc d’améliorer les méthodes numériques pour la résolution d’écoulement diphasique en trouvant le meilleur compromis coût/précision.
Pour ce faire, le doctorant/la doctorante réalisera une étude comparative des méthodes existantes. Il/elle proposera des hybridations entre ces méthodes d’une part et utilisera des corrections pour palier les erreurs dues à la régularisation d’autre part.

Profil du candidat
• Formation : Master en mécanique des fluides numériques, mathématiques appliquées, ou ingénierie computationnelle.
• Compétences :
o Maîtrise des méthodes numériques (volumes finis, éléments finis).
o Expérience en programmation scientifique (C++, Python, Fortran).
o Connaissances en écoulements diphasiques fluide-fluide et HPC (un plus).
• Qualités : Autonomie, capacité à travailler en équipe (collaborations multi-sites).

Financement et durée
• Financement : Allocation de thèse via le projet ANR REGIME
• Durée : 3 ans (début janvier 2027)
• Lieu principal : PROMES (Perpignan) avec séjours réguliers à D’Alembert (Paris)

Contraintes et risques

Travail sur ordinateur

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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