H/f postdoc simulations numériques des transferts thermiques dans les lits fluidisés - application aux centrales solaires à concentration

- Prise en compte des formes complexes des particules dans les lits fluidisés de procédés solaires à concentration
- Analyse du couplage entre la forme complexe des particules
- Analyse des transferts thermiques


Activités

-Réaliser des simulations numériques avec particules résolues dans des configurations représentatives des applications aux centrales solaires à concentration
-Réaliser des simulations numériques avec l'approche Euler-Euler dans des configurations représentatives des applications aux centrales solaires à concentration
-Comparer les résultats obtenus
-Faire de la modélisation par remontée d'échelles


Compétences

-Simulation numérique
-Calcul haute performance
-Maitrise des langages de programmation C et C++
-Mécaniques des fluides
-Ecoulements diphasiques
-Transferts thermiques


Contexte de travail

Les lits fluidisés circulants possèdent des caractéristiques exceptionnelles en termes de transport et de mélange. Ils tirent notamment profit de l’efficace mise en contact entre la phase dispersée et le milieu gazeux, de l’inertie thermique de la phase particulaire et d’excellentes capacités de transferts en parois. Ces caractéristiques les rendent omniprésents dans le domaine de l’énergie notamment pour le développement de procédés innovants qui répondent aux enjeux de la transition énergétique. Les lits fluidisés circulants gaz-solide sont étudiés au laboratoire PROMES comme une alternative aux fluides caloporteurs actuels - qui sont utilisés pour transporter la chaleur obtenue à partir du rayonnement solaire dans les centrales solaires à concentration. Ces travaux ont notamment été portés par les projets européens CSP2, Next-CSP et actuellement P2P [1 - 4] ainsi que par l’ANR SicSun. Dans ce procédé, le rayonnement solaire est concentré sur des tubes verticaux au sein desquels circule un mélange gaz-particules. La compréhension et la maitrise des régimes d’écoulements en jeu, et des transferts thermiques associés, restent actuellement des verrous scientifiques pour le développement de cette technologie. Les couplages entre la dynamique, la thermique, le caractère diphasique de l’écoulement, les effets de parois et les collisions rendent la physique particulièrement complexe. Pour mieux comprendre ces couplages, le laboratoire PROMES développe une approche multi-échelle. A l’échelle du récepteur solaire, des simulations Euler-Euler sont mises en œuvre avec le logiciel Neptune_CFD. A l’échelle locale, nous implémentons des méthodes numériques fines où les interactions fluide-particules sont explicitement résolues. Le code de calcul haute performance (HPC) TrioCFD basé sur une méthode Front-Tracking a été modifié pour permettre la simulation de particules solides [5]. Il a été utilisé avec succès pour simuler des écoulements de lits fluidisés avec plusieurs milliers de particules.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Les lits fluidisés circulants possèdent des caractéristiques exceptionnelles en termes de transport et de mélange. Ils tirent notamment profit de l’efficace mise en contact entre la phase dispersée et le milieu gazeux, de l’inertie thermique de la phase particulaire et d’excellentes capacités de transferts en parois. Ces caractéristiques les rendent omniprésents dans le domaine de l’énergie notamment pour le développement de procédés innovants qui répondent aux enjeux de la transition énergétique. Les lits fluidisés circulants gaz-solide sont étudiés au laboratoire PROMES comme une alternative aux fluides caloporteurs actuels - qui sont utilisés pour transporter la chaleur obtenue à partir du rayonnement solaire dans les centrales solaires à concentration. Ces travaux ont notamment été portés par les projets européens CSP2, Next-CSP et actuellement P2P [1 - 4] ainsi que par l’ANR SicSun. Dans ce procédé, le rayonnement solaire est concentré sur des tubes verticaux au sein desquels circule un mélange gaz-particules. La compréhension et la maitrise des régimes d’écoulements en jeu, et des transferts thermiques associés, restent actuellement des verrous scientifiques pour le développement de cette technologie. Les couplages entre la dynamique, la thermique, le caractère diphasique de l’écoulement, les effets de parois et les collisions rendent la physique particulièrement complexe. Pour mieux comprendre ces couplages, le laboratoire PROMES développe une approche multi-échelle. A l’échelle du récepteur solaire, des simulations Euler-Euler sont mises en œuvre avec le logiciel Neptune_CFD. A l’échelle locale, nous implémentons des méthodes numériques fines où les interactions fluide-particules sont explicitement résolues. Le code de calcul haute performance (HPC) TrioCFD basé sur une méthode Front-Tracking a été modifié pour permettre la simulation de particules solides [5]. Il a été utilisé avec succès pour simuler des écoulements de lits fluidisés avec plusieurs milliers de particules.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.