Formulations thermodynamiques du couplage thermo-hydro-mécanique-chimique pour les écoulements multiphasiques en milieux poreux

Ce sujet de thèse vise à développer un modèle thermodynamiquement cohérent pour le couplage thermo-hydro-mécanique-chimique (THMC) dans un milieu poreux soumis à des écoulements multiphasiques. Par ce vocable on entend un modèle où la prise en compte des effets croisés entre les phénomènes de natures différentes repose sur un principe physique fondamental assurant une forme de robustesse au sens de l’entropie. L’élaboration d’un tel modèle de couplage est cruciale pour des applications telles que le stockage de CO₂ ou d’H₂, la géothermie, ou les déchets radioactifs.
Notre objectif est plus spécifiquement de modéliser l’interaction entre la déformation mécanique et l’altération chimique, notamment la compaction irréversible liée à la dissolution du ciment intergranulaire. Le cadre thermodynamique permet une formulation unifiée des processus physiques à différentes échelles. Le travail envisagé s’articule en trois tâches : modélisation mathématique, développement d’algorithmes et simulations numériques. Le modèle sera exprimé sous forme de « gradient flows » avec des potentiels convexes. Les algorithmes seront implémentés dans la plateforme ComPASS du BRGM. Des cas tests progressifs valideront les modèles, dont un basé sur une expérience d’injection de CO₂.
Ce projet s’inscrit dans le programme MathSout du PEPR MathVives, avec un fort potentiel interdisciplinaire. Il mobilise les expertises du BRGM, de l’IFPEN et de l’INRIA. Le doctorant sera embauché par et hébergé au BRGM avec des séjours chez les partenaires. Le financement est assuré par le PEPR, et le sujet répond aux priorités des programmes ENERGIE et GEONUM.

Mots clefs: milieu poreux ; écoulement multiphasique ; formulation thermodynamique

• Directeur de thèse    Prof. Clément CANCÈS, Inria Lille, ORCID : 0000-0002-7682-1695
• Ecole doctorale    ED631 MADIS, Université de Lille
• Encadrant IFPEN    Dr. HDR Quang Huy TRAN, ORCID :  0000-0001-7771-3154
• Encadrant BRGM    Dr. Farid SMAI, ORCID : 0000-0002-8065-3196
• Localisation du doctorant    BRGM, Orléans, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2026 (2 novembre)
• Employeur    BRGM
• Financement    PEPR Maths-Vives, projet MathSout
• Qualifications    Master en calcul scientifique, analyse numérique, modélisation physique
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)
• Autres qualifications    Python, C++ ou Fortran

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