Stage | Mécanique des fluides numérique | Calcul haute performance, Mécanique des fluides, Méthodes numériques, Simulation numérique
Niveau requis : Master ou école d'ingénieur
Date de début : 1 mars 2024
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 1 février 2024
Gratification : 650 euros/mois
Contexte
L'Hydrogène est une des solutions à la transition énergétique. S'il est produit par voie renouvelable ou nucléaire par exemple, il peut permettre de décarboner plusieurs secteurs de l'industrie, comme le transport, où la réduction des émissions s'est avérée particulièrement difficile par d'autres méthodes. L'Hydrogène peut aussi jouer un rôle important dans l'intégration de plusieurs sources d'énergie renouvelable, en offrant une solution efficace contre leur intermittence via le stockage de cette énergie sur de longues périodes.
Le déploiement massif de l'Hydrogène dans notre société n'est pas possible sans une compréhension fondamentale des différents phénomènes physiques intervenant à différentes étapes de son utilisation : production, stockage, transport et consommation. En particulier, on peut nommer les phénomènes liés à la sécurité (flammes jet, explosion) et ceux liés à sa consommation (instabilités). Une prédiction précise de ces phénomènes, qui peuvent agir à grande échelle, n'est pas possible sans une description fiable et efficace du schéma réactionnel régissant la chimie des mélanges H2/O2/N2.
Ce stage propose de développer une méthode automatique pour la génération de mécanismes simplifiés capables de reproduire les paramètres fondamentaux de la chimie H2/O2/N2. Ces mécanismes devront prendre en compte une large gamme de pression, température et composition, augmentant ainsi leur pertinence pour la communauté scientifique de la combustion d'hydrogène. Ces schémas seront validés dans un cas académique d'accélération de flamme d’intérêt pour la sécurité H2:
Projet de recherche :
Ce stage s'inscrit dans le cadre du projet de recherche TRACKDEMO (TRAnsition of shoCK to DEtonation in Media with Obstacles) financé par l'ANR (collaboration CERFACS-institut Pprime) pour lequel deux thèses seront à pourvoir en septembre 2024, une au CERFACS (thèse numérique) et une autre à Pprime (thèse numérique/expérimentale). Le stagiaire pourrait donc être amené à poursuivre ces travaux en thèse s’il démontre une bonne motivation.
Programme :
Le stage suivra les étapes suivantes :
- Revue de la littérature sur les chimies réduites déjà disponibles pour la chimie H2/O2/N2
- Développement d'une méthode systématique pour étendre les limites de validité des schémas cinétiques de la littérature. Le solveur CANTERA sera utilisé pour reproduire les propriétés fondamentales de la cinétique H2/O2/N2. Des procédures d'optimisation seront développées sous Python.
- Un cas test de validation de la chimie développée sera réalisé avec le code AVBP dans le cas d'accélération de flamme
Impact :
Durant son stage, l'étudiant développera une compréhension détaillée des processus fondamentaux contrôlant la cinétique H2/O2/N2, et leur impact sur les phénomènes d'accélération de flamme, d'importance majeure dans une société marquée par le déploiement rapide de solutions, à base d'hydrogène, à la crise énergétique.
L'étudiant sera formé à l'utilisation de deux outils : (1) solveur de chimie CANTERA, (2) code CFD AVBP, reconnu mondialement comme un code de référence pour la simulation d'écoulements compressibles réactifs et multiphasiques.
Contact: Envoyer CV à:
Omar Dounia: dounia@cerfacs.fr
Olivier vermorel: vermorel@cerfacs.fr
Thomas Jaravel: jaravel@cerfacs.fr
