Etude d'un écoulement diphasique en sortie de garnissage tournant - identification de précurseurs de l'engorgement par IA

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. 

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Etude d'un écoulement diphasique en sortie de garnissage tournant - identification de précurseurs de l'engorgement par IA

IFP Energies Nouvelles en tant que centre de recherche et d’innovation, s’intéresse à des dispositifs en rupture pour le captage du CO₂, dans le cadre de la lutte contre le changement climatique par la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Les contacteurs rotatifs (également appelés Rotating Packed Bed – RPB) ont été identifiés comme une technologie prometteuse. En effet, au sein des RPB, un écoulement gazeux (chargé en CO₂) rencontre à contre-courant un écoulement liquide (solvent) dans un dispositif plus compact que les colonnes à garnissage.

Lors d’une campagne expérimentale par caméra rapide réalisée au Laboratoire de Génie Chimique à Toulouse, des vidéos d’un écoulement eau-air au sein d'un RPB ont été obtenues.

L’objectif de ce stage est de pouvoir identifier l’efficacité de fonctionnement du contacteur rotatif en fonction du régime d’écoulement fluide observé dans l’échangeur. Les étapes de l’études sont détaillées ci-dessous.

Missions principales

• Caractérisation de l'écoulement :

Se basant sur des résultats expérimentaux préalablement obtenus par caméra rapide, le/la stagiaire fera une analyse minutieuse de l'écoulement en sortie de garnissage. À l'aide du logiciel PlugIm® d'IFPEN, le/la stagiaire étudiera les images disponibles pour caractériser l'écoulement à la sortie du garnissage, en mettant particulièrement l'accent sur la taille des gouttes, leur vitesse, et leur trajectoire, en fonction des conditions d'utilisation du RPB (débit gaz, débit liquide et vitesse de rotation du garnissage). Cette analyse permettra l'identification et la caractérisation de signaux précurseurs de l’engorgement d’un RPB.

• Modélisation via apprentissage profond :

En s'appuyant sur les résultats obtenus avec PlugIm®, le stagiaire élaborera un modèle physique à l’aide de l'apprentissage profond (angl. deep learning). Ce modèle établira une relation entre les caractéristiques de l'écoulement et les conditions d’utilisation du RPB en limite d’engorgement.

Cette compréhension approfondie des phénomènes au sein des RPB ainsi obtenue ouvrira la voie à une exploitation plus fiable et optimale de cette technologie prometteuse. Elle pourra entre autres guider le choix pour un garnissage pertinent ou affiner les modèles numériques pressentis pour la CFD.

Qualifications Requises :

Étudiant(e) en Master 2/école d’ingénieur en mécanique des fluides, génie des procédés ou domaine similaire.

• Connaissance approfondie des écoulements diphasiques.
• Compétences en programmation (Python ou équivalent). Pack Office.
• Curiosité, esprit analytique et capacité à travailler de manière autonome.
• Français ou anglais courant.

Avantages :

• Expérience enrichissante au sein d'un environnement de recherche innovant.
• Possibilité de contribuer à des publications scientifiques.

Modalités Pratiques :

• Durée du stage : 6 mois.
• Lieu : IFPEN Solaize
• Période : Printemps/Eté 2024.
• Indemnisation : 1081€/mois (brut).
• Prise en charge à 65% des frais de transports en commun
• Télétravail : oui (2j/semaine).
• Restaurant d’entreprise
• Accessible aux personnes porteuses d'un handicap.

Si vous êtes passionné(e) par la recherche, que vous avez un esprit analytique et que vous souhaitez contribuer à des avancées significatives dans le domaine du captage du CO2, envoyez votre candidature avec votre CV et une lettre de motivation.