Thèse Modélisation Multi-Échelles de la Refusion d'Empilements d'Aluminium dans des Fours Industriels H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : EM2C - Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion Direction de la thèse : Aymeric VIÉ ORCID 0000000339980862 Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-10-01T23:59:59 Cette thèse vise à développer une approche de modélisation multi-échelles de la refusion d'empilements de chutes d'aluminium dans des fours industriels, afin d'améliorer l'efficacité énergétique et la durabilité du recyclage de l'aluminium. Les travaux porteront sur les phénomènes physiques couplés gouvernant la fonte, notamment les transferts thermiques, les écoulements gazeux, le changement de phase et les réactions d'oxydation.L'approche proposée combinera des simulations numériques haute fidélité des phénomènes locaux avec des techniques d'homogénéisation permettant de construire des modèles macroscopiques adaptés aux échelles industrielles. La méthodologie sera validée sur des configurations intermédiaires et appuyée par des caractérisations expérimentales réalisées en collaboration avec le LTEN (CNRS). Les modèles développés fourniront des outils prédictifs pour optimiser le fonctionnement des fours, réduire la consommation énergétique et limiter les pertes de métal, contribuant ainsi à la décarbonation de la filière aluminium. Le recyclage de l'aluminium constitue aujourd'hui un levier majeur de décarbonation du secteur, en réduisant significativement l'empreinte énergétique et environnementale associée à la production primaire. Au sein de cette chaîne secondaire, l'étape de refusion des empilements d'aluminium reste toutefois critique, car elle concentre une grande partie des consommations énergétiques du recyclage et génère des pertes de métal par oxydation. L'optimisation de ce processus implique une meilleure compréhension de phénomènes physiques couplés tels que la conducto-convection de gaz, les transferts de chaleurs aux parois, le rayonnement, le changement de phase, les réactions chimiques d'oxydation, et l'écoulement des phases liquides. De plus, les lingots, déchets ou chutes à refondre formant un empilement, ces phénomènes sont à considérer à de multiples échelles afin de proposer une modélisation pertinente industriellement. Ce sujet de thèse vise à développer une approche multi-échelle pour modéliser la fonte d'empilements de chutes d'aluminium dans des fours industriels, dans le but d'optimiser le procédé de recyclage. Bien que cette thèse soit principalement numérique, le projet s'inscrit dans une collaboration avec un laboratoires partenaires du consortium (LTEN, CNRS) afin de compléter par des caractérisations expérimentales du système.

Étudiant titulaire d'un diplôme de niveau master dans le domaine de la mécanique des fluides, de l'ingénierie mécanique, mathématiquesappliquées. De bonne compétences de communication en anglais sont importantes.