Post-Doctorant Azurite H/F - Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche

Contexte de l'étude

Le post-doctorat fait partie d'un projet financé par la région Nouvelle-Aquitaine et Safran («Azurite») porté par l'IRCER et l'institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux (I2M) de l'Institut National Polytechnique de de Bordeaux et l'entreprise Safran. Ce projet consiste à développer le jumeau numérique d'un procédé de revêtement industriel émergent : la projection plasma de suspension (procédé SPS, figure 1). La suspension liquide contenant les particules submicroniques du matériau à déposer est injectée dans un jet de plasma thermique (> 10000K) pour être fragmentée et évaporée, libérant les particules submicroniques individuelles ou agglomérées qui sont alors accélérées et fondues et vont impacter et s'étaler sur la pièce à revêtir pour former un dépôt, ici des barrières thermiques pour des aubes de turbines de moteurs aéronautiques. L'objectif est d'établir la relation entre les paramètres opératoires du procédé et la microstructure du revêtement et ce, de façon à optimiser le procédé, les propriétés du revêtement et à développer plus rapidement de nouveaux dépôts. Ainsi, ce jumeau numérique est destiné, à termes, à réaliser des simulations massives pour entrainer des algorithmes d'Intelligence Artificielle. Le développement de ce jumeau passe par la modélisation de la formation du plasma par l'arc électrique suivant une approche MagnétoHydoDynamique (MHD) (1), le développement turbulent du jet avec l'injection et la fragmentation hydrodynamique de la suspension (2), le traitement des gouttes de suspension par le plasma (3), l'impact des particules fondues sur le substrat et la construction du dépôt (4) en fonction de ses paramètres opératoires. Ces modèles, développés avec des codes différents, échangent des données. Le travail de post-doctorat concerne le premier modèle, la modélisation de la formation du plasma par une approche MagnétoHydoDynamique (MHD) dans la torche et la gestion des échanges de données entre modèle

Description du travail de post-doctorat

Le travail proposé consiste à modéliser et simuler la formation du plasma dans la torche par l'arc électrique par la résolution simultanée des équations de Navier et Stokes couplées aux équations de l'électromagnétisme. Ce modèle est développé à l'IRCER avec le code CFD open source, Code Saturne développé par Electricité de France (EDF) depuis une dizaine d'années. Il inclut la modélisation des électrodes et est réalisé par deux approches différentes : sous hypothèse d'Equilibre Thermodynamique Local (ETL), l'écoulement est alors représenté par une température unique et un modèle hors ETL, à deux températures (2T), une pour les espèces lourdes et une pour les électrons, issues de la résolution de deux équations distinctes de conservation de l'énergie mais couplées. Ce modèle devra être amélioré et adapté à la géométrie de la torche et aux gaz plasmagènes utilisée par la société Safran. Différentes conditions opératoires seront testées.