Le CNRS, au sein de l’Institut Pprime, sur le site du Futuroscope, dans le cadre d’un projet en collaboration avec Les Voies Navigables de France (VNF) et le Laboratoire de Mathématiques et Applications (LMA) de Poitiers, recrute un(e) Chercheur/PostDoctorant(e) théoricien (ne) afin d’étudier la navigation en milieu confiné. L’enjeu est de reprendre les travaux théoriques sur les effets de confinement hydraulique et ondulatoire pour un bateau fluvial en interaction avec l’ouvrage (typiquement un canal à forme trapézoïdal).
Au sein de l’équipe de recherche Curiosity (https://pprime.fr/la-recherche/fluides-thermique- combustion/curiosity/), les partenaires souhaitent, par exemple, déterminer la vitesse critique du bateau correspondante à l’apparition des phénomènes hydrauliques de confinement qui se traduisent par un courant de retour autour de la carène du navire, une variation du niveau du plan d’eau, une modification de la résistance à l’avancement du navire en fonction de la géométrie de la voie d’eau, de sa rugosité de la pente ou de la présence d’un courant, des caractéristiques d’architecture naval du bateau comme le coefficient de bloc ou les frottements sur la carène.
In the context of the CNRS Chair in Physical Hydrodynamics, we would like to recruit a PhD student to work with us at Institut Pprime. The primary goal of the thesis will be to provide theoretical input into the expected behaviour of instabilities induced by anomalous scattering (namely, undulations and the BHL effect) in an open channel flow. It will involve analytical treatments and numerical simulations, as well as data analysis. Ultimately, it is hoped that the understanding gained will be used in the guidance of future experiments, to optimize the visibility of growth and/or saturation effects.
Analysis of instabilities falls into two well-defined parts. Firstly, there is the linear wave analysis, which should provide an exponential growth rate associated with a particular background flow. Various complicating factors can be included, such as friction- and viscosity-induced dissipation, which will tend to reduce the growth rate. The second part involves a determination of the end state of the instability, governed by the growing importance of nonlinearities in the wave dynamics. This determines an overall timescale – the time to reach saturation – which will be critical in the design of experiments.
Dans le cadre de la Chaire CNRS en Hydrodynamique Physique, nous souhaitons recruter un doctorant pour travailler avec nous à l’Institut Pprime. L’objectif principal de la thèse sera de fournir des informations théoriques sur le comportement attendu induit par la diffusion anomale (à savoir, les ondulations et l’effet BHL) dans un écoulement en canal ouvert. Il impliquera des traitements analytiques et des simulations numériques, ainsi que des analyses de données. À terme, on espère que les connaissances acquises serviront à orienter les futures expérimentations, afin d’optimiser la visibilité des effets de croissance et/ou de saturation. L’analyse des instabilités se divise en deux parties bien définies. Premièrement, il y a l’analyse des ondes linéaires, qui devrait fournir un taux de croissance exponentiel associé à un flux de fond particulier. Divers facteurs de complication peuvent être inclus, tels que la dissipation induite par le frottement et la viscosité, ce qui aura tendance à réduire le taux de croissance. La deuxième partie implique une détermination de l’état final de l’instabilité, gouverné par l’importance croissante des non-linéarités dans la dynamique des ondes. Cela détermine une échelle de temps globale – le temps pour atteindre la saturation – qui sera critique dans la conception des expériences.
Projet de recherche
Les décharges plasmas en contact avec des liquides constituent une solution prometteuse dans de nombreux domaines de recherche comme la synthèse de nanomatériaux, la dépollution, la synthèse chimique ou les applications biomédicales. De nombreuses études sont conduites pour comprendre
la nature de l’interaction entre plasma et liquide et en particulier par diagnostics optiques d’émission et d’absorption. Il est important d’identifier la surface liquide lorsque de tel diagnostics sont utilisés car les gradients de concentration d’espèces peuvent être important : à pression
atmosphérique, les électrons solvatés provenant d’un plasma ont une distance de pénétration de quelques nm dans une solution aqueuse. La forme de la surface plasma/liquide est fortement influencée par les phénomènes électro-hydrodynamiques dus à la présence de charges d’espace et d’un champ électrique. Cela se manifeste par une protubérance ou un creux sur la surface du liquide. En général, de l’imagerie est utilisée pour identifier la frontière entre plasma et liquide.
Cependant, celle-ci n’est pas facilement observable si la variation spatiale est trop petite (<1 mm)
ou si elle est tridimensionnelle. La forme de surface liquide est importante car elle influence la répartition spatiale du champ électrique et elle définit la surface d’échange entre plasma et liquide.
Nous proposons d’adapter la méthode de Free synthetic schlieren surface (FS-SS) pour mesurer la forme de cette surface liquide. Bien que la méthode ait montré sa capacité à l’étude des interactions plasma-liquide, des verrous empêchent d’exploiter pleinement les résultats et des élaborations sont nécessaires.
Le principal objectif du projet est de développer une méthode de mesure de surface libre (basée sur la FS-SS) adaptée à l’étude des plasmas en contact avec des liquides. Il est organisé en trois tâches. La première tâche consiste à élaborer une source plasma plus simple à étudier. La deuxième tâche, concerne l’amélioration de la méthode FS-SS et son application à une décharge à courant continu. La dernière tâche concerne l’étude d’une décharge nanoseconde en contact avec
des solutions aqueuses de glycérine avec la nouvelle méthode.
ACTIVITES PRINCIPALES
– Concevoir le dispositif plasma hors équilibre en contact avec le liquide ;
– Améliorer la méthode en travaillant sur le dispositif expérimental (optique) mais aussi le traitement des données ;
– Caractériser un plasma froid ;
– Etudier l’interaction plasma-liquide ;
– Traiter et interpréter les données ;
– Présenter et valoriser les résultats obtenus.
COMPETENCES PRINCIPALES REQUISES
Compétences opérationnelles :
Doctorat dans le domaine de la physico-chimie des plasmas froids ou de la mécanique des fluides ;
Expérimentateur autonome, en particulier sur des dispositifs optiques ;
Programmer sur le logiciel Matlab ou en python ;
Communication en anglais.
Recherche :
Lieu(x) d’exercice : Institut Pprime
Nom directeur labo : Karl JOULAIN
URL labo : https://pprime.fr/
Descriptif labo :
L’institut PPRIME est un laboratoire d’environ 600 personnes qui conduit des travaux de recherche dans des problématiques scientifiques relatives aux domaines du transport, de l’énergie et de l’environnement. Il est structuré en trois départements, un travaillant sur la physique et la mécanique des matériaux, un sur les fluides, la thermique et la combustion et le dernier sur le génie mécanique et les systèmes complexes. Le département « Fluides Thermique et Combustion » (FTC) développe des activités de recherche à caractère fondamental dans le domaine des fluides et de l’énergétique. Il a pour vocation d’aborder des sujets amont de façon originale et novatrice en réponse aux problématiques rencontrées dans les domaines aéronautique et spatial, des transports
terrestres, de l’énergie et de l’environnement. Les applications portent par exemple sur l’optimisation des performances et la réduction des émissions polluantes et des nuisances sonores dans les transports pour le respect de l’environnement ou la sécurité des usagers.
Description du profil recherche :
Intitulé : Analyse multi-physiques en acoustique non-linéaire et aéroacoustique Le.la candidat.e recruté.e s’intégrera dans le groupe d’acoustique de l’équipe de recherche « Acoustique,
Aérodynamique, Turbulence » (2AT) du département FTC de l’institut PPRIME. Les activités du groupe ont pour élément central l’association de phénomènes acoustiques et d’écoulements complexes, et sont de nature expérimentale, numérique et analytique en couplant souvent ces divers aspects. Les études de ces phénomènes multi-physiques passent par la génération de données multi-capteurs (antennerie), relatives à des variables 3 multi-composantes (écoulement, acoustique) et de différentes natures (pression, champ de vitesse, température, etc.), et reposent sur des installations expérimentales originales : Soufflerie aéroacoustique BETI, bancs de thermoacoustique et d’acoustique non-linéaire. L’analyse de ces données, souvent massives (qu’elles soient
expérimentales ou numériques), nécessite la maîtrise de techniques de traitement avancées, tant pour la résolution de problèmes inverses (analyse de sources de bruit) que pour le développement de modèles physiques ou l’optimisation de systèmes.
Le recrutement d’un.e enseignant.e-chercheur.se a pour objectif de renforcer le groupe pour œuvrer à une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux régissant les écoulements et leur interaction avec les phénomènes acoustiques, mais aussi pour mieux répondre aux sollicitations des partenaires industriels. Les activités de la personne recrutée devront donc avant tout s’insérer dans celles de l’équipe, en particulier dans les activités expérimentales, en favorisant leur cohésion avec les études numériques. Le.la candidat.e s’appuiera sur des compétences en acoustique et idéalement en mécanique des fluides et/ou en techniques d’analyse avancée de données et leur couplage avec des modèles physiques.
Contacts :
Peter Jordan. Responsable de l’équipe 2AT.
Laurent David. Directeur du département FTC.
Karl Joulain. Directeur de l’institut Pprime.
Laboratoire d’accueil : Institut P’, UPR CNRS 3346 (Dépt. Fluide, Thermique, Combustion)
Enseignement : Aérodynamique et Mécanique des Fluides
Le candidat assurera ses enseignements en français et en anglais au sein du Département Mécanique des Fluides-Aérodynamique de l’ENSMA (9 enseignants-chercheurs). Il devra fortement s’impliquer dans les cours, travaux pratiques, travaux dirigés et projets dispensés dans ce département. Il interviendra plus particulièrement dans les thématiques suivantes :
• Aérodynamique compressible et incompressible
• Mécanique des fluides
• Méthodes numériques, modélisation et simulation CFD d’écoulements turbulents Le candidat sera d’autre part associé activement à la définition et à la mise en œuvre des objectifs
pédagogiques du département et de l’établissement, et l’accompagnement et le suivi de projets d’étudiants.
Contact : Andreas SPOHN, responsable du département d’enseignement
Guillaume LEHNASCH, responsable adjoint
Recherche : Le candidat devra s’intégrer dans l’équipe « Acoustique, Aérodynamique et turbulence » (2AT) de l’institut P’. Profil du candidat : Le candidat sera un Mécanicien des Fluides ayant une sensibilité forte pour l’aérodynamique et la turbulence. Il maîtrisera la simulation numérique et aura une expérience dans la mise en place de descriptions d’ordre réduit pour la prédiction, l’estimation ou le contrôle. Approche scientifique : La modélisation physique des écoulements impliquant l’aérodynamique turbulente à nombre de Reynolds élevé est une activité de recherche clé à l’Institut Pprime, et en particulier en ce qui concerne l’impact de ces écoulements sur des observables tels que la traînée, la portance, la poussée, les vibrations structurelles, la stabilité du véhicule, les émissions acoustiques etc. Avec la progression rapide des diagnostics expérimentaux et de la simulation haute-fidélité, nous avons un accès sans précédent à l’organisation spatio-temporelle de ces écoulements. Pour être utiles à la compréhension, à la conception, à l’estimation ou au contrôle, ces données nécessitent une réduction et
une représentation à l’aide de modèles d’ordre réduit, qui peuvent être linéaires, non linéaires, basés sur un modèle ou axés sur les données. Le candidat aura une compétence avérée en simulation numérique et apportera ses compétences à l’équipe afin de développer des stratégies de modélisation d’ordre réduit adaptées aux écoulements tridimensionnels turbulents impliquant des géométries complexes. Ces développements seront essentiels pour renforcer la synergie entre les expériences, les calculs et la modélisation. Le candidat sera ouvert aux collaborations industrielles ou académiques nationales et internationales.
Profil : Le(la) Professeur(e) recruté(e) développera ses activités de recherche en thermique à l’ISAE-ENSMA au sein du département Fluides, Thermique et Combustion de l’Institut PPRIME. Le (la) candidat(e) devra entre autres démontrer au travers de son projet d’intégration son expertise dans le domaine de la thermique, sa capacité à animer et piloter des projets de recherche d’envergure nationale et internationale ainsi que sa capacité à s’intégrer dans des réseaux afin de participer à la visibilité et au rayonnement du laboratoire. Il(elle) devra par ailleurs participer à la vie du laboratoire et s’investir dans des tâches collectives dans le périmètre de son équipe de rattachement, du département et/ou de l’institut.
Enseignement :
La personne recrutée devra assurer des heures de cours, de TD, de TP et de projet de transferts de chaleur avec et sans changement de phase, contribuant ainsi à l’enseignement de transfert thermique dispensé durant les 3 années de formations FISE (Formation d’Ingénieur sous statut étudiant) et FISA (Formation d’ingénieur sous statut apprenti) et éventuellement de Master. Elle devra s’investir dans des tâches administratives et d’animation de l’école (responsabilité au niveau de FISE, FISA, Master, département d’enseignement, relations internationales ou industrielles, …)
Recherche :
Descriptif labo : L’institut Pprime est un laboratoire d’environ 600 personnes qui conduit des travaux de recherche dans des problématiques scientifiques relatives aux domaines du transport,
de l’énergie et de l’environnement. Il est structuré en trois départements, un travaillant sur la physique et la mécanique des matériaux, un sur les fluides, la thermique et la combustion et le dernier sur le génie mécanique et les systèmes complexes. Le département « Fluides, Thermique et Combustion » développe des activités de recherche à caractère fondamental dans le domaine
des fluides et de l’énergétique. Il a pour vocation d’aborder des sujets amont de façon originale et novatrice en réponse aux problématiques rencontrées dans les domaines aéronautique et
spatial, des transports terrestres, de l’énergie et de l’environnement. Les applications portent par exemple sur l’optimisation des performances et la réduction des émissions polluantes et des
nuisances sonores dans les transports pour le respect de l’environnement ou la sécurité des usagers.
