Deux doctorats en ingénierie à l'Université Libre de Bruxelles (ATM-BURN) et à l'UC Louvain (IMMC) (# de pos: 2)
Université libre de Bruxelles ULB
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«METRIC - Un cadre multi-fidélité pour le développement de jumeaux numériques robustes de systèmes de combustion»
La production d'électro ou de biocarburants renouvelables à partir d'un excès d'énergie éolienne et solaire est une opportunité très intéressante pour créer des vecteurs denses en énergie avec un bilan carbone neutre voire négatif. Ces véhicules seront convertis en technologies de combustion avancées capables de prévenir les émissions nocives tout en assurant une efficacité énergétique élevée, quel que soit le ou les carburants utilisés. Ainsi, le rôle des technologies de combustion deviendra encore plus crucial à l'avenir.
Les dispositifs de combustion sont caractérisés par de vastes plages d'échelles de temps et de longueur, des transitions de phase, des bifurcations et de multiples phénomènes physiques en interaction extrêmement complexes à prévoir. Les simulations haute fidélité sont encore prohibitives pour les systèmes réalistes et limitées à de simples problèmes canoniques: ceci est principalement dû à la taille des mécanismes chimiques, qui consistent en des centaines d'espèces et des milliers de réactions, même pour des carburants simples.
Des modèles d'ordre réduit (ROM) sont nécessaires dans un certain nombre d'applications, y compris la combustion, où des réponses rapides sont nécessaires pour prédire l'état d'un système complexe. Les ROM basées sur la physique gagnent en intérêt, pour intégrer les aspects critiques des simulations et des expériences détaillées dans des relations simplifiées entre les entrées et les sorties qui peuvent être utilisées en temps réel. Le développement de tels modèles virtuels, également appelés jumeaux numériques, ouvre un certain nombre d'opportunités, telles que l'utilisation de données pour anticiper la réponse d'un système et le brainstorming des dysfonctionnements, et l'utilisation de simulations pour développer de nouvelles technologies, c'est-à-dire, prototypage virtuel. Cependant, les ROM ne sont ni robustes aux changements de paramètres, ni bon marché à construire. Étendre leur applicabilité à une large gamme de variations de paramètres nécessite un grand nombre de modèles coûteux en calcul, tandis que les rendre robustes nécessite des techniques appropriées d'extraction, de classification et de régression des caractéristiques.
Dans le cadre du projet METRIC, nous proposons un cadre multi-fidélité combinant des simulations numériques de précision différente, des approches de chimie adaptative, une analyse modale et une régression non linéaire pour le développement de jumeaux numériques robustes de systèmes de combustion réalistes. L'accent est mis sur les technologies de combustion innovantes, capables de fournir des rendements de combustion élevés avec de très faibles émissions de polluants, comme la combustion sans flamme et douce.
Nous recherchons deux candidats (niveau doctorat) ayant une formation dans l'un des domaines suivants:
1. Interactions chimiques de turbulence et modélisation de la combustion. Expertise dans les simulations de Navier Stokes moyennées Reynolds, la simulation de grands tourbillons, la modélisation de la turbulence, la modélisation des interactions turbulence-chimie.
2. Réduction du modèle et extraction de caractéristiques. Expertise en techniques d'apprentissage automatique, analyse des composants principaux / décomposition orthogonale appropriée, méthodes de quantification vectorielle, réseaux de neurones, incorporation de voisin stochastique distribué en t.
3. Optimisation et quantification de l'incertitude (avec application aux écoulements turbulents). Expertise en génération de modèles de substitution (par exemple en utilisant l'expansion polynomiale du chaos et le processus gaussien / Krigeage), l'estimation des paramètres à l'aide d'approches déterministes et bayésiennes, l'assimilation de données,…
Les postes sont facilement disponibles. Le choix se fera en fonction des profils des candidats. La durée du doctorat est de 4 ans.
Description de l'équipe et de l'environnement
Deux postes de doctorat sont disponibles, l'un à l'ULB et l'autre à l'UCL.
Département Aéro-Thermo-Mécanique de la Faculté des Sciences Appliquées, Ecole Supérieure d'Ingénieurs de Bruxelles, Université Libre de Bruxelles (ULB).
Le département est composé de quatre professeurs et d'une quarantaine de chercheurs. Le département est actif dans de nombreux projets de recherche belges et européens avec de fortes collaborations nationales et internationales. Le promoteur du projet est le professeur Alessandro Parente. L'activité de recherche du professeur Parente comprend l'interaction turbulente / chimie dans la combustion turbulente et les modèles d'ordre réduit; combustibles non conventionnels (hydrogène ammoniac et autres combustibles solaires) et formation de polluants; les nouvelles technologies de combustion, par exemple la combustion MILD; simulation numérique des écoulements de la couche limite atmosphérique; et la vérification, la validation et la quantification de l'incertitude dans la dynamique des fluides computationnelle.
Le professeur Parente est l'auteur de plus de 80 articles de revue et de 2 brevets. En janvier 2015, le Prof. Parente a fondé le groupe BURN (http://burn-research.be). Le groupe comprend 7 professeurs à plein temps et une quarantaine de chercheurs entre l'ULB et la VUB et vise à développer un groupe de recherche de classe mondiale dans les simulations de combustion et les investigations expérimentales. Ce projet s'inscrit dans les objectifs de recherche du groupe BURN et viendra compléter les travaux actuellement menés par l'ULB et ses partenaires.
En savoir plus sur l'ULB: https://www.ulb.be/en/ulb-homepage
Institut de mécanique, des matériaux et de génie civil (iMMC) de l'Université catholique de Louvain (UCLouvain)
Premier centre international de recherche en ingénierie. Ses principaux atouts couvrent plusieurs des principales disciplines de l'ingénierie englobant l'énergie, la thermodynamique, l'ingénierie chimique et environnementale, les matériaux et les procédés, l'ingénierie structurelle, la géomécanique, la fabrication, la mécanique des fluides, la mécatronique, la robotique, la biomécanique, les sciences numériques et informatiques. Le professeur Francesco Contino concentre ses efforts de recherche sur les simulations CFD des moteurs à combustion interne, les émissions polluantes des véhicules et l'utilisation de carburants non conventionnels. Il a développé des méthodes de réduction chimique qui permettent l'utilisation de mécanismes plus détaillés dans les simulations CFD, fournissant ainsi une meilleure description de la combustion. Son expertise s'étend également à l'UQ et à l'optimisation robuste.
En savoir plus sur l'UCLouvain: https://uclouvain.be/en/index.html
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