Thèse en mécanique, énergétique, génie des procédés

Titre : Développement d’un échangeur thermique innovant pour l’intensification des transferts par advection chaotique

Intitulé du doctorat : Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil de l’université de Lille.

Laboratoires d’accueil : IMT Nord Europe, Centre de recherche de Douai

• Centre d’enseignement, de recherche et d’innovation Environnement et Energie (CERI EE)

Partenaire industriel : elm.leblanc, Drancy, France

Nature du financement

Ce projet de thèse s’appuiera sur une solide collaboration inter-IMT et s’inscrit dans le cadre du projet CORENSTOCK financé par l’ANR en partenariat avec elm.leblanc.

Contexte industriel

La thèse s’inscrit dans un partenariat fort avec elm.leblanc, le leader français du confort thermique qui conçoit et fabrique en France des solutions de chauffage et de production d’eau chaude au gaz et aux énergies renouvelables, dans un souci d’apporter des solutions technologiques en vue d’offrir le meilleur rapport qualité/prix aux utilisateurs. Pour atteindre ces objectifs, une dynamique d’innovation est cultivée au sein du centre de recherche et développement de l’entreprise.

Le chauffage, la production et le stockage d’eau chaude représentent la majeure partie des dépenses énergétiques des foyers. La fonction de stockage quel que soit le système de chauffage, constitue un élément clé pour réguler la consommation d’énergie et le confort. Dans cette perspective, l’entreprise cherche à créer l’élément de stockage d’eau chaude sanitaire du futur, qui soit plus performant d’un point de vue énergétique, moins coûteux en matières premières, recyclable, auto-adaptatif et intelligent en fonction des besoins de l’utilisateur final et dont la durabilité est assurée via un contrôle en continu. Ce projet d’ampleur répond aux enjeux stratégiques que tout industriel doit relever : innover de manière responsable en prenant en compte, dès la phase de conception, le contexte d’utilisation du produit pour s’adapter à son utilisateur, tout en anticipant la fin de son cycle de vie dans une approche d’économie circulaire.

Mise en place de la thèse :

Dans le contexte général de l’efficacité énergétique des composants et systèmes thermiques, l’amélioration et le développement de nouvelles technologies est un enjeu majeur pour le secteur industriel. De ce fait, l’optimisation des performances de transfert énergétique de ces systèmes nécessite une meilleure maîtrise de leur fonctionnement pour les rendre moins couteux, en respectant notamment le développement durable. Cette thèse s’inscrit dans une perspective d’amélioration de l’efficacité des échangeurs de chaleur. Les performances de ces échangeurs peuvent être améliorées au moyen de techniques d’intensification de transferts [S. Hamidouche et al., phys.  Fluids, 2020], comme par exemple l’augmentation de la surface d’échange, ou la génération d’écoulements secondaires permettant de promouvoir une convection forcée. Dans ce dernier cas, les écoulements instationnaires chaotiques présentent un potentiel intéressant d’amélioration des coefficients d’échange par advection, rapportée à une faible augmentation relative des pertes de charges, pour une meilleure rentabilité de l’échangeur [S.A. Bahrani, et al. Int. J. Therm. Sc., 145, 2019]. L’objectif de cette thèse est de concevoir un échangeur innovant basé sur un principe d’advection chaotique. Les principales tâches s’articuleront autour de :

• La réalisation d’études comparatives de performances des différentes géométries d’échangeurs envisagées en mettant en œuvre des outils numériques CFD et la sélection de solutions technologiques efficaces.
• La mise en place d’un banc d’essai permettant l’utilisation de méthodes optiques de pointe (PIV, PLIF [T. Lacassagne et al. Exp. in Fluids, 2018] pour caractériser expérimentalement les phénomènes thermo-hydrauliques des solutions d’échangeurs présélectionnées et valider le modèle numérique développé.
• L’intégration de l’échangeur optimisé à un circuit thermo-fluidique et la caractérisation globale (expérimentale) de ses performances et de sa rentabilité énergétique.

La thèse s’adresse à un.e étudiant.e titulaire d’un diplôme d’Ingénieur(e) ou d’un master recherche, avec une formation en Mécanique des fluides, Génie des procédés, ou Thermique/ Génie énergétique ayant un goût prononcé pour la réalisation d’expériences en mécanique des fluides. Un sens pratique permettant de travailler sur et développer des plateformes technologiques et expérimentales est nécessaire. Une appétence pour l’utilisation d’outils numériques CFD serait un plus. Le/la candidat(e) devra être apte à travailler en équipe sur ce projet pluridisciplinaire. De bonnes aptitudes de communication orale et écrite (français/anglais) sont attendues pour présenter aux congrès et rédiger des rapports et des articles dans des revues scientifiques.

Prise de fonction : 01/10/2021

Date limite de candidature : 10/06/2021

Procédure :

Envoyer CV détaillé, relevés de notes (M1 et M2), lettre de motivation, deux lettres de recommandation, un résumé d’une page du mémoire de master ou des stages et tout autre document permettant d’appuyer votre candidature à amir.bahrani@imt-lille-douai.fr

Pour faire acte de candidature, merci de vous connecter sur notre plate-forme de recrutement via le
lien suivant : https://institutminestelecom.recruitee.com/o/these-en-mecanique-energetique-genie-des-procedes-a-imt-lille-douai

Encadrants :

• S. Amir Bahrani : amir.bahrani@imt-lille-douai.fr
• Tom Lacassagne : tom.lacassagne@imt-lille-douai.fr
• Souria Hamidouche : souria.hamidouche@imt-lille-douai.fr