Dans le contexte de l’électrification croissante des mobilités, le refroidissement des machines électriques constitue un enjeu technologique majeur. Parmi les solutions émergentes, le refroidissement par jets d’huile ciblés est particulièrement prometteur. Sa mise en œuvre requiert toutefois des outils numériques performants capables de simuler avec précision les interactions complexes entre les jets, les films liquides qui en résultent, et les parois solides à géométrie complexe.

Ce poste s’inscrit dans le cadre du projet ANR MITIC, dédié au refroidissement liquide des machines électriques, coordonné par IFPEN. Il vise au développement d’une méthodologie numérique multi-échelle hybride, qui repose sur un couplage entre la résolution tridimensionnelle des équations de Navier-Stokes pour la phase gazeuse ou les jets liquides, et un modèle réduit de film liquide de type Saint-Venant augmenté. Cette approche doit être intégrée au code industriel CONVERGE, déjà utilisé à IFPEN notamment pour des simulations VOF multiphasiques. Elle permet de combiner haute-fidélité physique et efficacité numérique, en vue de traiter des cas réalistes à l’échelle du composant.

L’objectif global est de fournir un outil de simulation performant, capable de :

• capturer les phénomènes thermo-hydrauliques majeurs dans les films liquides minces (Re ~ 1–100, Pr ~ 10–500) ;
• prendre en compte les effets liés à la géométrie complexe des pièces ;
• prédire les performances thermiques de scénarios réalistes

Une première phase consistera à sélectionner et à intégrer dans CONVERGE un modèle de film de type Saint-Venant, incluant les transferts thermiques. Le modèle sera d’abord implémenté en version isotherme pour s’assurer du couplage avec le maillage cartésien, puis étendu pour intégrer les effets thermiques (conduction, échanges avec la paroi), en s’appuyant notamment sur des formulations récentes (Daly et al., 2022). Le deuxième axe de la thèse portera sur le développement du couplage entre le modèle de film et le solveur tridimensionnel de Navier-Stokes présent dans CONVERGE. Ce couplage est indispensable pour simuler les phénomènes d’interaction entre le film liquide, les jets d’huile, et la phase externe (air entraîné), notamment dans des environnements confinés typiques des machines électriques. La méthode de couplage s’inspirera des travaux de Miao et al. (2017), mais devra être adaptée pour fonctionner avec la méthode «cut-cell» de CONVERGE. Ce développement constitue une contribution centrale et originale du postdoc, car peu de codes industriels intègrent à ce jour un tel couplage entre modèle de film et Navier-Stokes complet avec prise en compte de la thermique. A chaque étape, le modèle sera validé sur des cas issus de la littérature ou de précédents travaux réalisés à IFPEN : films gravitaires isothermes, ondes de Kapitza, transferts thermiques...

Selon l’avancement, le modèle de film pourra être étendu aux films partiellement mouillants, via des approches récentes.

Déplacements occasionnels de quelques jours en France et à l’étranger. Le poste est partiellement télétravaillable.

Connaissance en modélisation d’écoulement diphasique et en modélisation de film mince.

Langages de programmation C++ et Python

Bonne maitrise de l’anglais indispensable (minimum niveau B2 (ou C1).

Doctorat en mécanique des fluides

La date d'obtention du diplôme de doctorat ne peut pas être antérieure de plus de trois ans au début du contrat postdoctoral.

Ce post-doctorat sera encadré par Adèle Poubeau et Victor Boniou. Des échanges réguliers auront lieux avec les partenaires du projet ANR MITIC.

Durée du contrat: 12 mois avec extension possible jusqu'à 18 mois

For further information and to apply, please contact: adele.poubeau@ifpen.fr, victor.boniou@ifpen.fr