Stage de fin d’études (H/F) – De la simulation haute-fidélité aux modèles réduits de piles à combustible PEM, avec possibilité de poursuite en thèse (projet ANR JCJC H2-TWIN)

Description du Poste

Les Missions

Le projet H2-TWIN vise à construire des modèles réduits rapides et fiables de systèmes piles à combustible PEM, à partir d’un modèle multiphysique haute-fidélité, pour la simulation temps réel, la commande, la surveillance et le dimensionnement. L’objectif du stage est de préparer l’étape de réduction du projet, en parallèle du développement du modèle haute-fidélité propre au projet par le ou la post-doctorant·e. Pour cela, le ou la stagiaire travaillera sur des modèles multiphysiques 3D open source existants de piles à combustible PEM, en tirera des données de simulation et construira de premiers modèles réduits.
Activités principales :
• Se familiariser avec les bases de la modélisation des piles à combustible PEM.
• Prendre en main des modèles multiphysiques 3D open source de piles à combustible PEM fournis par l’équipe d’encadrement, éventuellement fondés sur des hypothèses de modélisation différentes, et automatiser leurs simulations depuis Python.
• Générer des jeux de données de simulation autour de plusieurs points de fonctionnement : réponses temporelles à des échelons de courant ou à des profils de charge, et réponses fréquentielles correspondantes (impédance).
• Construire des modèles réduits linéaires à l’aide d’algorithmes déjà implémentés, et les comparer au modèle complet en termes de précision, d’ordre du modèle et de temps de calcul.
• Étudier les performances des modèles réduits selon le point de fonctionnement, et leur capacité à reproduire le comportement multiphysique du système, comme première étape vers les méthodes de réduction paramétriques et non linéaires visées dans la thèse.
Résultats attendus : À l’issue des 6 mois, le ou la stagiaire livrera un ensemble de cas de simulation scriptés sur les modèles 3D open source, des scripts générant des jeux de données fréquentiels (impédance) et temporels, et un premier ensemble de modèles réduits linéaires avec leur compromis précision/coût de calcul. Le code et les résultats seront documentés dans le dépôt ouvert du projet et synthétisés dans le rapport de stage. Selon les résultats, ces travaux pourront donner lieu à un article de conférence. Ils constitueront également le point de départ de la thèse qui suivra, sur la réduction de modèles non linéaires.
Le stage a vocation à se poursuivre par une thèse de 36 mois financée dans le cadre du projet, sur la réduction de modèles de systèmes piles à combustible.

Votre Profil

Compétences attendues
Requises :
• Étudiant·e en dernière année en mathématiques appliquées, calcul scientifique, automatique, ou génie électrique ou énergétique.
• Solides bases en algèbre linéaire numérique et en méthodes numériques pour les EDO et les EDP.
• Bases en systèmes dynamiques : représentations d’état, fonctions de transfert, réponses fréquentielles.
• Bonnes compétences en programmation Python et/ou MATLAB.
• Bon niveau d’anglais écrit et oral. La maîtrise du français n’est pas nécessaire.
• Autonomie, rigueur et curiosité, et capacité à travailler dans une équipe pluridisciplinaire (experts des piles à combustible, modélisateurs, post-doctorant·e du projet).
Appréciées :
• Expérience des outils de simulation par éléments finis ou volumes finis.
• Connaissances en réduction de modèles (POD, troncature équilibrée, Loewner) ou en identification de systèmes.
• Intérêt pour l’électrochimie et les technologies de l’hydrogène ; aucune connaissance préalable des piles à combustible n’est requise.
• Motivation pour poursuivre en thèse.

Votre Environnement de Travail

Description de l'employeur

Le LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie) est une unité mixte de recherche du CNRS, de Toulouse INP et de l’Université de Toulouse. Avec plus de 300 personnes, il représente la plus forte concentration de recherche en génie électrique et plasma en France. Le LAPLACE travaille sur les piles à combustible depuis environ 25 ans et opère la Plateforme Hydrogène de Toulouse, qui accueille les expérimentations hydrogène de quatre laboratoires toulousains.
Le ou la stagiaire rejoindra le groupe CODIASE dans le cadre du projet H2-TWIN, financé pour 48 mois par l’Agence nationale de la recherche (ANR, programme Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs, JCJC). Le stage sera encadré par Pauline Kergus (chargée de recherche CNRS, réduction de modèles basée-données, coordinatrice du projet) et Antony Plait (chaire de professeur junior, Toulouse INP, modélisation multiphysique des piles à combustible), en lien étroit avec le ou la post-doctorant·e du projet. Christophe Turpin, Jérémi Régnier et Antoine Picot apportent leur expertise sur les systèmes piles à combustible et le diagnostic.

Conditions particulières d'exercice

Le travail est essentiellement numérique, aucun travail expérimental n’est prévu dans le cadre du projet.
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 l’arrivée de la personne recrutée soit autorisée par l’autorité compétente du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (MESR).

Rémunération et avantages

Rémunération

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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