Développement d'une technique PTV pour la caractérisation 3D3C de films liquides en situation de refroidissement liquide direct de systèmes électriques

L’approfondissement scientifique et technique de nos connaissances est un levier d’importance capitale pour améliorer les systèmes énergétiques et réduire notre empreinte sur l’environnement. Dans cet objectif, nous proposons de développer une technique permettant de caractériser simultanément l’épaisseur d’un film liquide, le champ de vitesse d’écoulement à l’intérieur de celui-ci ainsi que celui dans l’air environnant. Ce type d’écoulement diphasique se retrouve dans de nombreuses applications industrielles et en particulier dans le refroidissement direct des machines électriques pour la mobilité.
L'objectif de la thèse est d’adapter une méthode de PTV défocalisée, développée à l’origine pour des applications en génie des procédés au laboratoire EM2C, pour être applicable au domaine du refroidissement liquide de machines électriques par des huiles. Son originalité est de ne nécessiter qu’un seul laser pour permettre d'accéder à une visualisation tridimensionnelle d’un champ de vitesse à trois composantes. Le développement de cette technique et des méthodes de post-traitement et d’analyse des mesures doivent permettre, de manière inégalée à ce jour, d'accéder à des informations d'importances majeures et seraient une source de données indispensables à la validation des modèles numériques développés à IFPEN.
Le dispositif expérimental sur lequel sera mis au point cette méthode est existant à IFPEN. Il s'agit d'un banc d’essai doté d’une plaque plane lisse sur laquelle on injecte un liquide à faible débit pour former un film liquide, en présence d’un flux d’air parallèle à la plaque. Une première partie de la thèse exploitera ce banc afin de mettre au point la technique et d’en valider les résultats par rapport à ceux obtenus par des techniques déjà bien maitrisées. Dans un second temps, la technique mise au point sera employée pour constituer une base de données concernant l’impact de différents paramètres sur le film et son interaction avec la thermique paroi tels que la rugosité de la paroi ou la géométrie du dispositif. Enfin, il s’agira d’explorer dans quelle mesure la technique développée pourra être appliquée à l’étude de films liquides réels se formant dans une machine électrique en exploitant une machine à carter transparent disponible à IFPEN. 
L'ambition du sujet est importante et les résultats attendus sont d'un niveau scientifique et technique élevé. Le développement et la maitrise de cette méthodologie donneraient un accès inégalé à des données capitales pour mieux maitriser de futurs systèmes de refroidissement liquide direct. Cette thèse sera l'occasion pour le candidat d'acquérir de solides connaissances en diagnostics optiques et concernant le refroidissement de machines électriques. La curiosité et la ténacité sont des atouts majeurs pour le/la candidat(e), qui devra également être consciencieux et ouvert au travail d’équipe. 
    
Mots clefs: Mécanique des fluides - Diagnostics optiques - Vélocimétrie laser

• Directeur de thèse    Dr Hervé DUVAL, LPGC, ORCID : 0000-0002-0032-0085
• Ecole doctorale    ED579 SMEMAG, CentraleSupelec
• Encadrants  Dr Matthieu CORDIER, IFPEN, & Dr Laurent ZIMMER, laurent.zimmer@centralesupelec.fr, ORCID: 0000-0002-6428-8520
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil Malmaison, France  
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024 (4 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Sciences Physiques.
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)
• Autres qualifications    Mécanique des fluides, optique, informatique, traitement d’images

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.