Les colonnes à bulles sont largement utilisées dans l’industrie dans des procédés tels que la biométhanation, la production d’hydrogène, la séquestration de CO₂, les techniques séparatives… mais leur hydrodynamique reste très mal connue. En effet, dans les colonnes à bulles eau-air opérées en régime hétérogène, la dynamique collective des bulles joue un rôle central: des structures à méso-échelle se forment qui induisent une intense convection turbulente pilotée par la gravité [Mezui et al., J. Fluid Mech., 2022, 2023; Obligado et al., Chemical Eng. Sci., 2025]. Plusieurs questions ouvertes subsistent : quels mécanismes contrôlent ces structures à méso-échelle ? est-ce qu’un régime hétérogène asymptotique existe à large débit gaz ? qu’en est-il du développement axial de l’écoulement ?... En outre, en ajoutant un/des surfactants, une couche de mousse se forme au sommet de la colonne. La caractérisation de l’évolution spatio-temporelle de la distribution en taille des bulles dans cette couche est nécessaire pour appréhender la dynamique de la mousse et, and, in fine, pour développer des procédés de séparation efficaces.
Principales missions :
- Étudier la dynamique des écoulements dans les colonnes à bulles air-eau,
- Identifier le ou les mécanismes contrôlant les structures à méso-échelle,
- Déterminer les lois d'échelle pertinentes, notamment celles qui régissent la valeur moyenne et la fluctuation de la concentration locale en gaz.
- Étudier l'évolution de la mousse lors de l'ajout d'agents tensioactifs dans le but de concevoir des procédés de séparation optimisés.
Activités
Principales tâches :
- Étude expérimentale des colonnes à bulles air-eau en régime hétérogène (à grand débit de gaz injecté),
- Étude expérimentale de la dynamique de la mousse lors de l'ajout d'agents tensioactifs,
- Développement de modèles et/ou de lois d'échelle pour les caractéristiques des structures à l'échelle méso-scopique, pour la concentration de gaz...
Les bancs d'essai expérimentaux et les techniques de mesure sont disponibles. En particulier, l'expérience sur la colonne à bulles est située sur la plateforme PEI (https://www.pei-grenoble.fr/-) de la Fédération de Recherche Fed3G (https://www.fed3g.fr/). Certaines adaptations des expériences seront nécessaires. Ces écoulements seront étudiés notamment à l'aide des sondes optiques Doppler récemment développées [Lefebvre et al., Chemical Eng. Sci., 2022]. Des adaptations du traitement dédié des signaux et du post-traitement des données seront nécessaires.
Tâches secondaires :
- Supervision d'étudiants de premier cycle ou de master.
- Collaboration et discussion des résultats de recherche avec les membres de l'équipe,
- Participation à une collaboration en cours avec l'Université de Shizuoka (Japon),
- Communication des résultats de recherche (séminaires, publications…).
Compétences
Nous recherchons un chercheur postdoctoral motivé, avec un fort intérêt pour le travail expérimental et les écoulements diphasiques. Le candidat disposera d’une solide formation en physique et/ou en mécanique des fluides, ainsi que d’une capacité à mener des expériences de manière autonome et rigoureuse.
Compétences attendues :
- Doctorat en mécanique des fluides, physique de la matière condensée ou domaine connexe,
- Excellent compétences académique, de préférence avec une expérience dans les techniques de mesure en mécanique des fluides et/ou traitement de signal,
- Capacité à concevoir, adapter et conduire des expériences, ainsi qu’à analyser les résultats de manière indépendante et créative,
- Excellentes compétences en communication écrite et orale en anglais,
- Goût pour le travail collaboratif et capacité à s’intégrer dans une équipe pluridisciplinaire,
- Capacité à présenter les résultats de recherche lors de réunions et de conférences scientifiques,
- Ouverture à la mobilité internationale, avec la possibilité de participer à des échanges scientifiques, notamment avec le Japon.
Contexte de travail
Le Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels, LEGI - https://www.legi.grenoble-inp.fr/web/ est une unité mixte de recherche (UMR 5519) du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (Grenoble INP) et de l'Université Grenoble-Alpes (UGA). Le LEGI mène un large éventail d'activités de recherche ayant pour point commun la mécanique des fluides et les phénomènes de transport associés.
La recherche sera menée au sein de l'équipe EDT (écoulements diphasiques et turbulences) qui étudie les mécanismes fondamentaux des écoulements impliquant des dynamiques complexes liées à la non-linéarité, aux instabilités ou à la turbulence, dans des fluides monophasiques ou multiphasiques. Les collaborateurs proches de l'équipe EDT seront Mme Zhujun Huang et M. Alain Cartellier.
En termes d'environnement local, le LEGI participe à la fédération de recherche Fed3G (https://www.fed3g.fr/) qui regroupe 8 laboratoires de recherche en mécanique et génie des procédés à Grenoble. Tous ces laboratoires interagissent également fortement au sein du Labex Tec21 (https://www.tec21.fr/).
Le Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels, LEGI - https://www.legi.grenoble-inp.fr/web/ est une unité mixte de recherche (UMR 5519) du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (Grenoble INP) et de l'Université Grenoble-Alpes (UGA). Le LEGI mène un large éventail d'activités de recherche ayant pour point commun la mécanique des fluides et les phénomènes de transport associés.
La recherche sera menée au sein de l'équipe EDT (écoulements diphasiques et turbulences) qui étudie les mécanismes fondamentaux des écoulements impliquant des dynamiques complexes liées à la non-linéarité, aux instabilités ou à la turbulence, dans des fluides monophasiques ou multiphasiques. Les collaborateurs proches de l'équipe EDT seront Mme Zhujun Huang et M. Alain Cartellier.
En termes d'environnement local, le LEGI participe à la fédération de recherche Fed3G (https://www.fed3g.fr/) qui regroupe 8 laboratoires de recherche en mécanique et génie des procédés à Grenoble. Tous ces laboratoires interagissent également fortement au sein du Labex Tec21 (https://www.tec21.fr/).
Contraintes et risques
Le projet implique un travail avec des sources lasers.
Le projet implique un travail avec des sources lasers.
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