Typologie d'emplois : Thèses

Une nouvelle approche par méthode inverse pour l’identification 3D : une extension à la biomécanique cellulaire

Cette thèse vise à développer une nouvelle méthode d’identification basée sur une méthode inverse, qui permettra d’étudier le processus de formation des invadopodes et de quantifier les champs mécaniques nécessaires à leur invasion dans la MEC. La méthode inverse, utilisant la modélisation par éléments finis, devra être mise en œuvre pour des cas volumiques afin de déterminer, à partir des champs de déplacement de la cellule et de l’ECM, les forces agissant à l’interface cellule-ECM pendant la formation des invadopodes. En plus de l’aspect dimensionnel, l’extension de la méthode prendra en compte le comportement anisotrope hétérogène de la cellule. Ce travail permettra de calculer les forces internes à l’interface cellule-matrice à partir de mesures de champs de déplacement (microscopie confocale et DVC) dans la gélatine, dont le comportement linéaire est connu. Les champs de déplacement de la cellule seront également mesurés, et nous connaîtrons alors les déplacements et les contraintes à l’interface cellule-matrice.

Cet ensemble de travaux représente des développements fondamentaux de la méthode inverse de régularisation évanescente, avec, d’un point de vue numérique, l’extension de la méthode à l’identification des conditions d’interface à partir des champs cinématiques et l’enregistrement des paramètres matériels d’une structure hétérogène avec une simulation par éléments finis, ainsi que le développement de la procédure d’identification dans des situations 3D. D’un point de vue expérimental, la méthode sera appliquée aux données volumiques issues de la DVC à l’échelle cellulaire. D’un point de vue théorique, les outils actuels pourront être généralisés à des comportements non linéaires tels que celui de la cellule. A partir des conditions aux limites sur une partie de la membrane plasmique de la cellule, une procédure inverse de résolution des problèmes de type Cauchy permettrait de calculer les conditions aux limites en termes de déplacements et de forces sur l’ensemble de l’enveloppe cellulaire. Ce dernier travail ferait partie intégrante d’un développement théorique majeur pour la méthode de régularisation évanescente, qui, à l’heure actuelle, a toujours été appliquée à des matériaux présentant un comportement linéaire.

 

Emission sonore et dynamique des flammes d’hydrogène ultra-pauvres

L’étude comprendra une caractérisation expérimentale détaillée d’une flamme d’hydrogène annulaire et de son émission sonore. L’objectif sera d’analyser les dynamiques de l’écoulement et de la flamme ainsi que leurs liens avec les mécanismes de production de son. Des méthodes optiques de haute précision, résolues dans l’espace et dans le temps, seront utilisées pour explorer et caractériser la flamme. Des antennes de microphones seront utilisées pour cartographier le champ sonore. La synchronisation des systèmes de mesure permettra d’établir des relations de cause à effet entre l’écoulement, la dynamique de la combustion et champ acoustique rayonné. Des techniques de réduction des données seront mises en œuvre pour identifier les mécanismes clés et guider le développement de modèles simplifiés pour les processus de combustion et de production sonore.

Étude expérimentale et numérique des étanchéités dynamiques haute vitesse : application à la mobilité électrique

L’essor des véhicules électriques (VE) dépend fortement de l’efficacité des systèmes de propulsion (moteur électrique et système de transmission par réducteur mécanique). Pour les constructeurs, cela
se traduit notamment par un besoin de compacité du moteur électrique tout en garantissant la génération de puissance nécessaire, ce qui est possible en augmentant les vitesses de rotation. Ces vitesses sont actuellement de l’ordre de 15 000 tr/min et devraient doubler dans un avenir proche. Cette évolution technique pose des exigences strictes en matière de conception et de fabrication des
motorisations, notamment en ce qui concerne les systèmes d’étanchéité dynamiques. L’objectif de la thèse est donc de progresser dans la maîtrise des technologies d’étanchéités
dynamiques des moteurs électriques et des boîtes de vitesses dans les nouveaux systèmes de propulsion des VE. Les principaux enjeux sont d’assurer une étanchéité efficace à des vitesses élevées,
tout en minimisant les pertes par frottement et l’usure, garantissant ainsi la fiabilité des systèmes de propulsions et donc du VE. Un second aspect à prendre en considération est l’impact des fuites de
courant accidentelles aux interfaces des systèmes d’étanchéité qui peuvent altérer les propriétés d’étanchéité et de lubrification et entraîner une usure prématurée.

La première phase de la thèse sera consacrée à une étude bibliographique détaillée sur les étanchéités dynamiques dans le contexte de l’e-mobilité : problématiques, objectifs, verrous scientifiques et
technologiques….

La seconde phase concernera l’étude de technologies d’étanchéités dynamiques existantes à la fois sur le volet expérimental sur un banc d’essais du laboratoire, mais aussi sur le volet numérique via les
compétences et ressources existantes au sein de l’équipe. La partie expérimentale consistera entre autres à l’adaptation du banc d’essais, à la réalisation et au post-traitement des essais. Sur le volet numérique, l’objectif est de modéliser les étanchéités analysées expérimentalement afin d’améliorer le modèle numérique pour y prendre en compte le caractère multi-échelle notamment.

La troisième phase de la thèse consistera à proposer des améliorations sur des technologies d’étanchéités dynamiques existantes ou proposer de nouvelles technologies basées sur les
découvertes réalisées grâce à la phase précédente. Cela se fera via l’utilisation du modèle numérique amélioré et la réalisation d’essais supplémentaires sur le banc adapté. 

Ph.D. thesis in modeling two-phase flows using efficient multi-scale phase change closure methods: contact line effect

Topic: Optimization of interface advection algorithms, modeling contact line effects, and improving simulation performance for two-phase flows 🚀.

Context: This project aims to enhance the simulation of two-phase thermosyphon loops for more efficient cooling systems, using phase change methods and the OpenFOAM library.

📅 Duration: 36 months (Starting October 2024)
💼 Salary: Between €2100 and €2300 gross/month
📍 Location: Poitiers, France
👩‍🔬 Graduate School: INTREE Graduate School

🎯 Key Skills Required:

  1. Strong knowledge of PDEs for fluid mechanics / heat and mass transfer 🌡️
  2. Expertise in numerical methods and symbolic computation 🧑‍💻
  3. Python programming and numerical modeling

➕ Optional Skills:

  • Familiarity with the OpenFOAM library
  • Programming in C/C++

📩 Contact: etienne.videcoq@isae-ensma.fr / adel.benselama@isae-ensma.fr
For info on accommodation for international students: marie.amelie.masselin@univ-poitiers.fr