Doctorante/Doctorant Modélisation éléments finis multi-échelles des écoulements biphasés

Ecole sous tutelle du ministère en charge de l’économie et des finances, et école de l’Institut Mines Télécom, IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises. Son objectif est de former les ingénieurs de demain, maîtrisant à la fois les technologies numériques et les savoir-faire industriels. Idéalement située au carrefour de l’Europe, à 1 heure de Paris, 30 minutes de Bruxelles et 1H30 de Londres, IMT Nord Europe a l’ambition de devenir un acteur majeur des grandes transformations industrielles, numériques et environnementales du XXIème siècle en combinant, tant dans ses enseignements et que dans sa recherche, les sciences de l’ingénieur et les technologies du digital.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20000m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les domaines suivants :

– Systèmes Numériques

– Energie Environnement

– Matériaux et Procédés

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’Ecole : www.imt-nord-europe.fr

Le poste est à pourvoir au sein du Centre d’Enseignement, Recherche et Innovation Matériaux et Procédés (CERI MP). En lien avec les acteurs industriels, le CERI MP a pour un de ses axes de recherche principaux la modélisation numérique des phénomènes physiques se déroulant pendant la mise en œuvre des matériaux. Parmi ceux-ci, les écoulements biphasés ont un rôle important pour de nombreux procédés de fabrication comme le moulage par transfert de résine ou la fabrication additive (impression 3D). Le moulage par transfert de résine, par exemple, consiste à placer un renfort fibreux en carbone ou verre dans un moule initialement rempli d’air et à y injecter une résine polymère. Les structures composites ainsi produites combinent les propriétés du carbone ou du verre et du polymère. Elles sont utilisées notamment pour minimiser le poids des automobiles, des avions, des pales d’éoliennes et des réservoirs d’hydrogène. Comme montré ci-dessous, la progression de l’interface résine/air est freinée par les fibres constituant le renfort, ce qui peut mener à la formation de bulles d’air. Ces dernières sont indésirables puisqu’elles peuvent détériorer significativement la durée de vie des structures composites produites.

Dans le contexte actuel de forte concurrence scientifique, technologique et industrielle et d’optimisation des matériaux et procédés par la numérisation, il est essentiel d’améliorer la fiabilité des modèles numériques d’écoulements biphasés. La problématique principale est qu’il n’est pas envisageable de modéliser directement les fibres à l’échelle du moule puisque celui-ci contiendrait des millions de fibres. En termes plus précis, un maillage Éléments Finis (EF) discrétisant simultanément l’hétérogénéité et le domaine de calcul n’est pas envisageable. Le développement d’approches multi-échelles séparant l’échelle de l’hétérogénéité de celle du domaine est donc essentiel.

Dans le cadre du projet ANR MISSA, l’objectif principal de la thèse de doctorat est de développer et valider une méthode EF multi-échelles pour modéliser des écoulements biphasés non stationnaires dans des milieux hétérogènes. La méthode consistera à discrétiser séparément l’hétérogénéité et le domaine, et à formuler puis résoudre de manière couplée les équations d’écoulement aux deux échelles. On se basera pour cela sur des travaux précédents au sein du CERI MP sur le cas monophasé.

a première moitié de la thèse sera consacrée à la découverte du sujet, au développement du modèle multi-échelles et à son implémentation dans un code de calcul EF développé au sein du CERI MP. Le doctorant disposera pour cela d’une station de calcul hautes performances. Une réunion du comité de suivi de thèse de 1ère année sera organisée, avec rapport et soutenance.

La deuxième moitié de la thèse consistera à valider la méthode EF multi-échelles. On considérera d’abord des cas académiques de petite taille pour lesquels des solutions de référence pourront être calculées par une approche directe où l’hétérogénéité et le domaine seront discrétisés simultanément. On envisagera ensuite des cas inspirés d’applications industrielles réelles en collaboration avec d’autres chercheurs du CERI MP et une équipe de la National University of Singapore. Le doctorant pourra s’appuyer pour ces calculs plus intensifs sur le cluster de calcul hautes performances de l’IMT Nord Europe. Il pourra ainsi préparer son rapport et sa soutenance finaux.

Le doctorant s’intégrera ainsi dans un projet ambitieux et une équipe internationale et multidisciplinaire. Il aura par ailleurs l’opportunité de publier au moins un article scientifique dans une revue internationale avec comité de lecture et de présenter à au moins une conférence nationale et une conférence internationale. En plus d’être formé à et par la recherche, le doctorant acquerra des compétences avancées en calcul scientifique avec la méthode des EF, en modélisation multi-échelles, en mécanique des fluides numérique et en programmation C.

Elle s’adresse à un étudiant titulaire d’un Master 2 (ou d’un diplôme d’ingénieur) dans les spécialités suivantes : calcul scientifique, mathématiques appliquées, analyse numérique ou spécialités similaires. Il devra disposer de compétences en calcul scientifique avec la méthode des EF et en programmation C, C++ ou Fortran. Une expérience en mécanique des fluides numérique ou en modélisation multi-échelles serait un plus.

Le poste est à pourvoir à compter du 1^er janvier 2023 pour une durée de 36 mois (contrat CDD).

Pour tout renseignement sur le poste, merci de vous adresser à :

Modesar SHAKOOR, Enseignant-Chercheur, modesar.shakoor@imt-nord-europe.fr, Tél. 03 27 71 23 21

Pour tout renseignement administratif, merci de vous adresser à la Direction des Ressources Humaines : jobs@imt-nord-europe.fr