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Thèse CIFRE : Modélisation multi-échelles des écoulements diphasiques H/F

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Mecánica de fluidos Chateaufort / Magny Les Hameaux , Ile de France , Francia CIFRE Tiempo completo Maestria / Postgrado/Máster Primera experiencia Francés Fluido Inglés Fluido
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Descripción del puesto de trabajo

Les écoulements diphasiques jouent un rôle majeur dans de multiples composants des moteurs aéronautiques. La maîtrise de ces écoulements est un enjeu crucial pour assurer les niveaux de rendement ainsi que l'opérabilité des différents modules. Par exemple, dans une boîte de réduction, la circulation globale de l'huile doit être optimisée afin de réduire les pertes visqueuses liées à la présence de la phase liquide. De même, dans les chambres de combustion, la qualité de l'atomisation du spray influence au premier ordre l'homogénéité du mélange entre l'air et le carburant et l'opérabilité du moteur.

Depuis plusieurs années, le CORIA et Safran Tech développent une méthodologie Haute-Fidélité LES basée sur une approche de capture d'interface et d'Adaptation de Maillage Dynamique (Janodet et al. 2021) dans la plateforme YALES2. Cette approche permet de décrire de façon fiable les instabilités à l'origine de l'éventuelle atomisation de l'interface. En complément de cette approche, Safran cherche à se doter d'une stratégie à coût de calcul réduit afin d'être utilisée dans les Bureaux d'Etude en phase d'optimisation de design. Dans ce contexte, la thèse proposée consiste à développer une nouvelle approche permettant de décrire la dynamique globale d'écoulements diphasiques complexes avec un niveau de fidélité et un coût de calcul maîtrisé. Pour les deux applications visées, la méthode devra décrire les caractéristiques macroscopiques de l'écoulement diphasique à savoir : sa trajectoire, sa forme et sa cohérence.

Pour atteindre cet objectif, plusieurs modélisations alternatives aux méthodes volumes finis sont envisagées. La première est une approche hybride basée sur une représentation Lagrangienne type SPH (Shadloo et al., 2016) de la phase liquide et une description Eulérienne de la phase gazeuse. Le couplage entre méthode Lagrangienne et Eulérienne permet de transporter à un coût de calcul réduit (sans adaptation de maillage) l'interface tout en conservant une description fiable de l'écoulement gazeux. La description des effets de tension de surface sera un point d'attention de la méthode. La seconde stratégie que l'on cherchera à explorer est une approche dite codimensionnelle (Zhu et al., 2014). Cette approche repose sur une description différenciée des diverses topologies d'interface : une goutte est représentée par un point, un ligament par un segment, un film par un ensemble de triangles, et un cœur dense par un assemblage de tétraèdres. Le défi dans cette approche est de résoudre les équations de Navier-Stokes avec tension de surface sur des éléments géométriques de dimension variable. Les deux approches seront utilisées dans des simulations instationnaires 3D de géométries complexes sur des super-calculateurs massivement parallèles. Un travail important d'optimisation de la méthode, en particulier via l'implicitation de l'avancement temporel et en assurant la répartition de la charge sur les processeurs, sera indispensable.

Descripción complementaria

La thèse se décompose en trois parties :
i. La dérivation, l'implémentation et le test sur des configurations canoniques des différentes approches de modélisation envisagées.
ii. L'optimisation des méthodes et l'implicitation de l'avancement temporel, suivis par la mesure des erreurs et des performances.
iii. La validation des méthodologies sur des cas de complexité graduelle ainsi que l'application sur des cas industriels représentatifs.

Requisitos del puesto de trabajo

Ingénieur ou master avec des compétences en mécanique des fluides et un goût prononcé pour le développement, les méthodes numériques, la modélisation et la simulation HPC.

Il est attendu une maîtrise :
- du développement logiciel dans un contexte HPC et des méthodes numériques avancées pour la simulation haute-performance.
- du Fortran orienté objet, de Python et de l'environnement Linux
- rédactionnelle de contenus techniques en anglais.

Autres compétences appréciées :
• connaissance des technologies des turbomachines (ex : bibliographie, stage, projet étudiant, etc.)
• expérience du développement dans un logiciels CFD avancé type YALES2, AVBP, elsA, Cèdre, etc.

Especificidad del puesto de trabajo

La.e doctorant.e partagera son temps de travail entre le centre SAFRAN Tech au sein de la plateforme Digital Sciences & Technologies (DST) dans l'équipe Multiphysics Flows Simulation Methods (MUST) et le laboratoire CORIA (Rouen).

Moyens utilisés
• Logiciels du CORIA : YALES2
• Moyens de calcul : moyens internes SAFRAN Tech, TGCC, moyens nationaux via les appels GENCI et européens via PRACE

logo safran

Safran es un grupo internacional de alta tecnología que opera en los sectores de la aeronáutica (propulsión, equipos e interiores), el espacio y la defensa. Su misión: contribuir de forma duradera a un mundo más seguro, en el que el transporte aéreo sea cada vez más respetuoso del medio ambiente, cómodo y accesible. Presente en todos los continentes, el Grupo emplea a 76 800 personas, con un volumen de negocios de 15 300 millones de euros en 2021. Ya sea por su cuenta como en colaboración con otras empresas, ocupa posiciones de liderazgo en sus mercados a nivel europeo y mundial. Safran está comprometido con los programas de investigación y desarrollo que preservan las prioridades ambientales de su hoja de ruta de innovación tecnológica.

La revista Forbes clasificó a Safran como el tercer mejor empleador del mundo en su sector en el año 2021.

76 800
empleados en todo el mundo
27
Número de países en los que está presente Safran
35
familias de especialidades
  • © Safran