Offre de thèse
Modélisation et simulation des interactions rayonnement-turbulence. Application à la combustion des carburants alternatifs
Date limite de candidature
30-06-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
ASLLANAJ Fatmir
Encadrement
Directeur de thèse : ASLLANAJ FATMIR- LEMTA - Chargé de Recherche HDR - fatmir.asllanaj@univ-lorraine.fr Co-directeur de thèse : NOUAR Cherif - LEMTA - Directeur de Recherche - cherif.nouar@univ-lorraine.fr
Type de contrat
école doctorale
équipe
Groupe Milieux Fluides Rhéophysiquecontexte
Le développement des énergies alternatives et la réduction des émissions de polluants sont devenus une des préoccupations majeures de notre siècle, afin de diminuer les risques associés au réchauffement climatique et à la pollution de l'air. Ce sujet de thèse est motivé par le développement de moyens alternatifs de production de l'énergie, qui mettent en jeu une combustion propre, efficace et économique en utilisant de nouveaux carburants, moins émetteurs de polluants (biocarburants, biogaz, H2, ammoniac, …).spécialité
Énergie et Mécaniquelaboratoire
LEMTA – Laboratoire Energies & Mécanique Théorique et Appliquée
Mots clés
mécanique des fluides, rayonnement thermique, énergie, combustion propre, modélisation, simulation numérique HPC
Détail de l'offre
Ce travail de thèse porte sur le développement et l'application de méthodes numériques performantes pour étudier finement les interactions rayonnement-turbulence. L'objectif, au niveau des applications, vise à quantifier la formation et les émissions de polluants générés par les carburants alternatifs (biocarburants, biogaz, H2, ammoniac, …) et à améliorer l'efficacité de la combustion pour la rendre plus propre. Cette étude sera réalisée avec les codes RAD3D pour le rayonnement thermique et OpenFOAM pour la CFD. RAD3D, basé sur une méthode aux volumes finis modifiés, est développé depuis plusieurs années au LEMTA en collaboration avec le LORIA. Il possède une grande flexibilité géométrique et permettra un couplage aisé avec OpenFOAM. Les modèles radiatifs des mélanges gazeux impliqués dans la combustion des carburants alternatifs seront déterminés à partir de notre modèle développé au Laboratoire et des spectres haute résolution du coefficient d'absorption (gaz et particules) de la base de donnée HITEMP2019. Un modèle de chimie cinétique réduite pour les carburants alternatifs devra être implémenté. Les simulations seront réalisées dans l'environnement de calcul haute-performance du méso-centre Lorrain EXPLOR.
Keywords
fluid mechanics, thermal radiation, energy, clean combustion, modelling, numerical simulation HPC
Subject details
The PhD thesis project deals with the development and application of efficient numerical methods for Turbulence - Radiation interactions. The objective, at the application level, will be to quantify the formation and emissions of pollutants generated by alternative fuels and to improve combustion efficiency to make it cleaner. This study will be carried out with the RAD3D codes for thermal radiation and OpenFOAM for CFD. RAD3D, based on a modified finite volume method, has been developed for several years at LEMTA in collaboration with LORIA. It has a great geometric flexibility and will allow an easy coupling with OpenFOAM. The radiative models of gas mixtures involved in the combustion of alternative fuels will be determined from our model developed at the Laboratory and high-resolution spectra of the absorption coefficient (gas and particles) from the HITEMP2019 database. A reduced kinetic chemistry model for alternative fuels will need to be implemented. The simulations will be carried out in the high-performance computing environment of the Lorrain meso-center EXPLOR.
Profil du candidat
- Titulaire d'un master (ou diplôme d'ingénieurs) en mécanique des fluides, thermique ou en mathématiques appliquées;
- Connaissances en mécanique des fluides, transferts thermiques, écoulements réactifs;
- Connaissances en simulation numérique et programmation (langage C de préférence).
Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) avec au moins une mention AB.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses : fatmir.asllanaj@univ-lorraine.fr et cherif.nouar@univ-lorraine.fr
Candidate profile
- Holder of a master's degree (or engineering diploma) in fluid mechanics, thermal science or applied mathematics;
- Knowledge in fluid mechanics, heat transfer, reactive flows;
- Knowledge in numerical simulation and programming (C language is preferred).
All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email : fatmir.asllanaj@univ-lorraine.fr and cherif.nouar@univ-lorraine.fr
Référence biblio
[1] H. Ramirez Lancheros (2012). Etude expérimentale et modélisation cinétique de l'oxydation, l'auto-inflammation et la combustion de carburants Diesel et bio-Diesel. Thèse de doctorat en Cinétique chimique appliquée à la combustion, Université d'Orléans.
[2] T. Poinsot and D. Veynante (2005) Theoretical and Numerical Combustion, 3rd ed.
[3] M. Modest and D. Haworth (2016) Radiative Heat Transfer in Turbulent Combustion Systems: Theory and Applications, 1st ed. Springer Briefs in Applied Sciences and Technology.
[4] S. Mazumder and S. P. Roy (2023) Modeling Thermal Radiation in Combustion Environments: Progress and Challenges, Energies.
[5] D. Poitou (2009) Modélisation du rayonnement dans la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente. PhD thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse, France.
[6] F. C. Miranda (2019) Large Eddy Simulation of Turbulent Reacting Flows with Radiative Heat Transfer. PhD thesis, Darmstadt, Technische Universität.
[7] F. Asllanaj et al. (2024) New gas radiation model of high accuracy based on the principle of weighted sum of gray gases, JQSRT, JQSRT.
[8] F. Asllanaj et al. (2023) New gas radiation model based on the principle of weighted sum of gray gases. Application to CO2-H2O mixtures at high temperature, NHT B.
[9] F. Asllanaj et al. (2022) Numerical solutions of radiative heat transfer in combustion systems using a parallel modified discrete ordinates method and several recent formulations of WSGG model, JQSRT.