Catégorie : Emplois

Catégories
Actualités Emplois Stages

Offre de Stage : Analyse d’une machine thermique multifonctionnelle (froid, électricité et stockage)

Niveau : Formation BAC+5 (Master ou Ingénieur)

Contexte

Ce stage s’inscrit dans des enjeux énergétiques importants et d’actualité : la valorisation de chaleurs basse température (telles que l’énorme gisement de rejets thermiques industriels, l’énergie solaire basse concentration…), la problématique du stockage pour gérer les fluctuations à la fois des sources et des demandes énergétiques, et la demande croissante en électricité et en froid.

Pour répondre à ces problématiques, le laboratoire a défini un procédé thermodynamique innovant intégrant une cogénération de froid et d’électricité associé à une fonction stockage d’énergie.

Ce procédé combine un procédé à sorption thermochimique), qui assure la production de froid et la fonction de stockage et un organe de détente pour la production d’électricité (fig. 1). Le procédé thermochimique, bien connu au laboratoire, permet de produire les effets endo ou exothermiques grâce à un changement d’état liquide/gaz dans une évaporateur/condenseur et une réaction chimique solide/gaz dans un réacteur thermochimique. L’organe de détente utilise les flux de gaz entre ces composants pour générer un travail mécanique.

Figure 1. Représentation schématique d’un procédé thermochimique hybride multifonctionnel incluant un organe de détente (expander)

L’originalité d’un tel procédé appelé ‘hybride’ se situe dans l’architectures du procédé global et dans les couplages entre composants, ces composants étant eux –mêmes relativement bien connus.

Les verrous scientifiques se situent ainsi dans la compréhension et le contrôle des interactions entre les composants (spécifiquement l’organe de détente et le réacteur), l’adéquation de leurs modes opératoires, et l’optimisation des performances du procédé hybride global.

Actuellement, les travaux du laboratoire ont permis d’analyser leurs performances thermodynamiques de plusieurs architectures de cycles hybrides en régime stationnaire.  Un modèle dynamique a été développé pour analyser le comportement de ce système au cours des cycles de stockage et de déstockage. Enfin, un prototype a été défini, et est en cours de montage, afin d’analyser expérimentalement ce concept de cycle hybride.

Pour approfondir ces travaux, il est maintenant indispensable de réaliser des expérimentations sur le prototype dans différentes conditions opératoires, de confronter notre modèle dynamique à cette expérimentation, d’analyser le fonctionnement et les performances de ces cycles hybrides et d’envisager des voies d’optimisation.

Le stage de master II proposé s’inscrit dans ce programme global, et sera plus particulièrement focalisé sur l’analyse et les performances de l’organe de détente.

Programme du stage :

  1. ce stage débutera classiquement par une phase d’apprentissage des acquis du laboratoire sur ces systèmes hybrides.
  2. Expérimentations : En étroite collaboration avec l’équipe du projet, le ou la stagiaire participera aux campagnes expérimentales, avec une attention particulière aux conditions de fonctionnement de l’organe de détente.
  3. Modélisation et simulation numérique : le ou la stagiaire se familiarisera avec l’outil de simulation dynamique existant. Sur la base des résultats expérimentaux, il ou elle analysera la validité du modèle, en particulier la partie relative à l’organe de détente, et identifiera les paramètres caractéristiques. Des modèles plus complets d’organes de détente disponibles dans la littérature seront testés. L‘objectif étant de déterminer un modèle d’organe de détente représentatif mais de complexité modérée pour l’intégrer dans le modèle global de cycle hybride.
  4. Voies d’optimisation : L’organe de détente (scroll) utilisé dans le prototype a été choisi sur des critères de disponibilité et de simplicité expérimentale. A partir des connaissances précédentes à la foi expérimentales et numériques l’objectif est de discuter des voies d’optimisations du cycle hybride (mode de contrôle, autres technologies d’organe de détente).

Profil du/de la candidat(e) : Niveau BAC+5 (Master ou Ingénieur). Le ou la candidat(e) devra avoir une solide formation en énergétique (thermodynamique appliquée, transferts). Un attrait à la fois pour les aspects numériques et expérimentaux est nécessaire. Une connaissance du langage de programmation Python sera appréciée.

Conditions du stage :

Localisation :  Laboratoire PROMES – Site de Perpignan.

Démarrage : Janvier/Février 2022, sous la gratification forfaitaire en vigueur (≈ 590 €/mois)

Candidature : Les lettres de candidature devront être accompagnées d’un CV et adressées à Maxime Perier-Muzet   et Nathalie Mazet 

Références sur les cycles hybrides

  • Wang L, Ziegler F, Roskilly A.P, Wang R, Wang Y, A resorption cycle for the cogeneration of electricity and refrigeration, Applied Energy 2013 ;106
  • Godefroy A, Perier-Muzet M, Neveu P, Mazet N. Hybrid thermochemical cycles for low-grade heat storage and conversion into cold and/or power, Energy Conversion and Management 2020;255
Catégories
Doctorats - Post-doctorats Non classé

Offre de thèse: Simulation et apprentissage d’écoulements turbulents fortement anisothermes

Mots-clés de la thèse : mécanique des fluides, méthodes numériques, écoulement turbulent anisotherme, simulation numérique directe, simulation des grandes échelles, apprentissage automatique, intelligence artificielle

Encadrement de la thèse
Adrien TOUTANT – 04 68 68 27 09 – – HDR obtenu en 2013
Françoise BATAILLE – 04 68 68 22 32 – – HDR obtenu en 2000
Lionel MATHELIN –
Onofrio SEMERARO –

Contexte
Le contexte de la thèse est le développement des centrales solaires à tour de prochaine génération. On se concentre sur le composant clé des centrales : le récepteur solaire à haute température et haut flux. Une des possibilités est d’utiliser au sein du récepteur solaire un mélange gaz pressurisé comme fluide de transfert. La maîtrise des écoulements turbulents fortement anisothermes est alors un verrou scientifique pour le développement de ces centrales solaires à tour. En effet, les couplages entre la turbulence et la thermique rendent la physique particulièrement complexe. Cette thèse vise à en améliorer la compréhension et la modélisation.

Objectifs
Les objectifs de ce projet de thèse sont les suivants (ils sont présentés par ordre chronologique) :

  1. Réalisation de simulations numériques directes d’écoulements turbulents fortement anisothermes
  2. Développement de modèles de type simulation des grandes échelles en utilisant les outils d’apprentissage automatique (deep learning)

Méthode
En simulation numérique directe (SND), la bonne prise en compte du couplage vitesse/température et la résolution de toutes les échelles de la turbulence nécessite des maillages extrêmement fins. Ces simulations sont donc limitées à des cas de calculs académiques avec des tailles modestes de domaine et des géométries simples. Pour réaliser des simulations se rapprochant davantage des applications, il est indispensable de réduire le coût des SND en introduisant des modèles sous-maille (cf. figure).
A notre connaissance, il existe peu de modèle pour les termes sous-maille spécifiques aux écoulements fortement anisothermes (Dupuy et al. 2019 ; David et al. 2021). Le travail de modélisation consiste donc à adapter les modèles existants pour le tenseur de Reynolds et à développer de nouveaux modèles pour les termes spécifiques. Pour ces derniers, nous proposons d’adapter les modèles structurels qui utilisent des méthodes de déconvolution comme le modèle gradient ou le modèle de similarité d’échelles.

Pour développer un modèle de type simulation des grandes échelles SGE pour les écoulements très fortement anisothermes, le doctorant constituera une base de données étendue de SND. A partir de cette base de données, des techniques d’apprentissage automatique (machine learning, deep learning) seront mises en œuvre pour déterminer un modèle mathématique décrivant l’effet des petites échelles (non résolues) sur les plus grandes. Plus précisément, différentes architectures de réseaux de neurones (réseaux convolutionnels, réseaux à graphes, etc.) et de fonctions objectifs seront évaluées pour inférer le meilleur modèle possible. Une attention particulière sera portée à la robustesse du modèle appris vis-à-vis de la résolution du maillage et du régime de l’écoulement. Les modèles développés devront permettre de calculer avec précision les échanges thermiques fluide/paroi.

Profil recherché
Le doctorant aura une bonne formation en mécanique des fluides et en simulation numérique. Des compétences en apprentissage automatique (machine learning), mathématiques appliquées et programmation (C++, python, pytorch) seront très appréciées.

Environnement
La thèse se déroulera principalement au laboratoire PROMES (Perpignan) et inclura quelques séjours au LISN (Saclay).

Références
David M., Toutant A., Bataille F., Investigation of Thermal Large-Eddy Simulation approaches in a highly turbulent channel flow submitted to strong asymmetric heating, Physics of Fluids, vol. 33(4), 045104, 2021.
Dupuy D., Toutant A., Bataille F., Study of the large-eddy simulation subgrid terms of a low Mach number anisothermal channel flow, International Journal of Thermal Sciences, vol. 135, p. 221-234, 2019.

Catégories
Actualités Emplois

Appel à candidature à un post-doctorat à PROMES

OFFRE POURVUE –

Appel à candidature à un post-doctorat à PROMES –

Le laboratoire PROMES est une Unité Propre de Recherche du CNRS rattachée à l’Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes (INSIS) qui développe des recherches dans le domaine du solaire et, en particulier, du solaire à concentration. Il dispose d’installations solaires de recherche uniques au monde en termes de facteur de concentration et de puissance.
La mission de PROMES est de contribuer à la lutte contre le changement climatique en proposant des nouvelles solutions de conversion et d’utilisation de l’énergie solaire. Les domaines d’applications concernés sont : la production de chaleur, de froid, d’eau douce, d’électricité ou de combustibles renouvelables, ainsi que les matériaux associés. La problématique du stockage de l’énergie solaire est centrale dans ces applications.
  
– Thèmes proposés –
Les candidatures dans les domaines suivants seront examinées :
1.     Systèmes de conversion d’énergie solaire concentrée en vecteurs énergétiques
2.     Matériaux par et pour les hautes températures
3.     Stockage à haute température
Les sciences de base concernées sont nombreuses, on peut citer, la physique des nano-objets, les transferts par rayonnement (thermique), la dynamique des fluides en situation anisotherme, la thermochimie, les plasmas, la science des matériaux…
  
– Candidature –
Dans le but de développer des nouveaux projets de recherche dans les thèmes précédents, PROMES soutiendra des projets originaux de candidat.es à un post-doctorat de 12 mois (la durée peut être inférieure).
Les projets devront intégrer un volet de mise en œuvre des installations à concentration du site d’Odeillo-Font Romeu ou une étroite collaboration avec les expérimentateurs et expérimentatrices.
Les candidat.es seront sélectionné.es par le Conseil Scientifique du laboratoire en deux étapes, sur dossier puis sur audition.


  
– Contact –
Françoise Bataille, Directrice du laboratoire PROMES
francoise.bataille_at_promes.cnrs.fr

Catégories
Actualités Emplois

Appel à candidature à un poste de Chercheur.e au CNRS – Section 10

Appel à candidature à un poste de Chercheur au CNRS – Section 10 –

Le laboratoire PROMES est une Unité Propre de Recherche du CNRS rattachée à l’Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes (INSIS) qui développe des recherches dans le domaine du solaire et, en particulier, du solaire à concentration. Il dispose d’installations solaires de recherche uniques au monde en termes de facteur de concentration et de puissance.
La mission de PROMES est de contribuer à la lutte contre le changement climatique en proposant des nouvelles solutions de conversion et d’utilisation de l’énergie solaire. Les domaines d’applications concernés sont : la production de chaleur, de froid, d’eau douce, d’électricité ou de combustibles renouvelables, ainsi que les matériaux associés. La problématique du stockage de l’énergie solaire est centrale dans ces applications.
  
– Thèmes proposés –
Les candidatures dans les domaines suivants seront examinées :
1.     Systèmes de conversion d’énergie solaire concentrée en vecteurs énergétiques
2.     Matériaux par et pour les hautes températures
3.     Stockage à haute température
Les sciences de base concernées sont nombreuses, on peut citer, la physique des nano-objets, les transferts par rayonnement (thermique), la dynamique des fluides en situation anisotherme, la thermochimie, les plasmas, la science des matériaux…
  
– Candidature –
Dans le but de développer de nouveaux projets de recherche dans les thèmes précédents, PROMES soutiendra des projets originaux issus de candidat.es motivé.es par les objectifs du laboratoire.
Les projets devront intégrer un volet de mise en œuvre des installations à concentration du site d’Odeillo-Font Romeu ou une étroite collaboration avec les expérimentateurs et expérimentatrices.
Les projets sélectionnés seront proposés pour candidater au concours organisé au plan national par le CNRS annuellement (dépôt des dossiers en début d’année).
 
– Contact –
Françoise Bataille, Directrice du laboratoire PROMES
francoise.bataille_at_promes.cnrs.fr