Dans de nombreuses applications comme les confluences de rivière, les déversements de canal d’amenée ou des ouvrages plus spécifiques comme les passes à poissons, les jets débouchant dans un écoulement transverse sont des écoulements caractéristiques générant des structures tourbillonnaires et pénétrant plus ou moins l’écoulement principal (Figure 1).
Figure 1 : Mesure de vitesse d’un jet débouchant en aval d’une centrale hydroélectrique par LSPIV
Dans la littérature, beaucoup d’études ont été menées sur ces configurations académiques de jet débouchant dans un écoulement transverse, mais peu ont étudié l’influence de la présence d’une surface libre, pour différentes hauteurs de jet injecté, sur le développement du jet. Les effets 3D sont prépondérants dans ce type d’écoulement et l’influence de la surface libre ainsi que les rapports d’injection ne sont pas connus pour des écoulements à faible nombre de Froude. D’un point de vue plus opérationnel, les règles de dimensionnement dans les écoulements à surface libre, pour connaître leur pénétration et leur signature dans l’écoulement principal, restent très qualitatives ou basées sur l’expérience. Dans le cadre des activités du pôle éco hydraulique OFB/IMFT/Pprime, nous cherchons donc à définir ces critères de dimensionnement pour aider ensuite à la conception d’ouvrages efficaces pour l’attractivité des poissons lors de la montaison. Le sujet de thèse concerne la mécanique des fluides, l’hydraulique et les interactions entre un jet et un écoulement transverse pour des écoulements à surface libre. Le travail expérimental et numérique consistera à étudier un certain nombre de paramètres comme les rapports d’injection de quantité de mouvement, la hauteur ou l’angle du jet pour des conditions d’entrée très différentes rencontrées derrière un seuil, en sortie de turbine ou en canal turbulent. Les expériences seront réalisées sur la plateforme hydrodynamique environnementale de l’institut Pprime, principalement à partir de mesures optiques (PIV), et les simulations seront menées à partir du code de calcul StarCCM+ avec des approches instationnaires.
Le candidat devra avoir des compétences en mécanique des fluides et hydraulique des écoulements à surface libre ainsi que des connaissances en mesure et/ou simulation numérique.
Mots Clés : mécanique des fluides, hydraulique, cross-flow, expérimentation, simulation numérique
Pour tout renseignement complémentaire, n’hésitez pas à prendre contact avant fin avril 2024.
La thèse débutera à l’automne 2024.
Le projet de thèse s’appuiesur cesprécédentstravauxet a pour objectifd’appliquer lamétrologie à l’étude des problèmes électrolytiques. Pour ce faire, il sera nécessaire, dans unpremier temps, d’ajuster les bancs de PEA et de PWP en fonction de cette nouvelleproblématique. Cela impliquera notamment le développement de cellules composées d’untrinôme anode/électrolyte liquide/cathode (par exemple), représentatif des matériaux utilisés dans les batteries. Le choix des matériaux d’électrodes et d’électrolytes sera fait aprèsdiscussion avec le partenaire IC2MP. Il sera essentiel de reconfigurer les bancs pour appliquer une tension continue (DC) afin d’étudier les transferts de charges électriques et leur organisation au sein de ces batteries modèles lors des phases de charge et de déchargetemporelles. Dans une deuxième étape, il sera nécessaire de développer des outils dedéconvolution mathématique pour extraire la distribution des charges électriques à partir dessignaux de mesure. Enfin, il faudra approfondir l’interprétation de la physicochimie du transfert de charges auxinterfaces, étudier la dynamique du transfert de charges, analyser etcomprendre le vieillissement des mécanismes au fil des cycles de fonctionnement, examinerl’influence de la nature chimique des électrodes et des électrolytes, évaluer l’impact de l’étatde surface et de la géométrie des électrodes, et apprécier l’influence de la nature du champ électrique.
The subject of this thesis is the understanding, modelling and numerical simulation of the transport of solutes, whether passive or reactive, in porous, permeable, heterogeneous and/or fractured media. The most immediate field of application is geological media, often with environmental concerns (sensitivity to contaminants, pollution clean-up), but geothermal energy also falls into this category if the solute is heat. When numerical simulation is based on an Eulerian approach such as the finite difference method, numerical difficulties may arise in taking into account rapid transient diffusive exchanges between matrix and fracture. One solution is to use a Lagrangian approach such as the particle method.
A l’Université de Poitiers, au sein du Laboratoire Pprime – UPR3346, cette offre d’étude doctorale entre dans le cadre du projet INFLUE, Influence de la Navigation FLUviale sur l’Environnement, financé par l’ANR, l’Agence Nationale pour la Recherche, dans lequel 5 partenaires sont engagés : l’Institut PPRIME (CNRS-Université de Poitiers), le laboratoire Roberval (Université Technologique de Compiègne), le CEREMA, l’Établissement Public Territorial des Bassins Saône et Doubs et VNF (Voie Navigable de France).
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.
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