Développement d'une méthode de PIV endoscopique pour la caractérisation des écoulements en milieux karstiques (Ref 19)

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

• à gagner en efficacité énergétique ;
• à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
• à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Développement d’une méthode de PIV endoscopique pour la caractérisation des écoulements en milieux karstiques

Les aquifères karstiques sont à la fois un trésor et une source de risque : alors que jusqu'à 25% de la population mondiale en dépend pour l'eau potable, ils ont également des capacités de conduction extrêmement rapide de l'eau et des contaminants, pouvant engendrer d’importantes inondations et avoir des reperçussions sur la santé publique.

L’objectif du projet européen ERC Synergy KARST est d’accroitre les connaissances scientifiques dans le domaine des écoulements en milieux karstiques, afin de mieux les modéliser et d’en déterminer les possibles réactions vis-à-vis d’événements extérieurs (météo, construction de barrages etc..). Une importante mise à jour des lois physiques régissant ces écoulements est attendue. IFP Energies nouvelles intervient dans ce projet sur deux aspects fondamentaux : la caractérisation expérimentale des écoulements et du transport des polluants, et les lois mathématiques et physiques de changement d’échelle pour la modélisation.

Le stage que nous proposons concerne le premier aspect, à savoir la caractérisation des écoulements dans les conduits souterrains constituant les aquifères karstiques. Les cavités souterraines ont été scannées par des spéléologues à l’aide d’un LIDAR. Des modèles réduits ont ensuite été imprimés en 3D en utilisant différents types de résines, dont certaines transparentes. Cependant, toutes les parties constituantes du karst n’ont pas été imprimés en résine optique. Il serait donc intéressant d’exploiter les pièces imprimées en résine opaque et d’investiguer les possibilités d’implémentation d’un diagnostique tel que la PIV au sein de ces modèles.

Pour ce faire, l’utilisation d’endoscope est possible, à la fois pour l’injection du laser et également pour la collecte des images. Le post traitement des données pourra faire intervenir un logiciel commercial, mais également un code développé en interne sur base de librairies Python utilisant l’IA. Le travail se fera en interaction direct avec les membres du projet ERC KARST.

L’objectif du stage est de mettre en place ce diagnostique endoscopique, de réaliser une base de données d’essai. Une analyse scientifique des résultats est attendue, pour qualifier les écoulements et comparer avec des résultats de la simulation numérique. 

Profil recherché :

Master 2 (Bac+5) ou dernière année d’école d’ingénieur motivé(e) pour mener des travaux de recherche et développement dans le domaine passionnant de la mécanique des fluides. L’étudiant(e) sera intégré(e) à une équipe dynamique spécialisée dans les « diagnostics optiques » : ingénieurs de recherche, techniciens spécialisés.

Autonome et rigoureux, le/la candidat(e) doit avoir un gout prononcé pour la mécanique des fluides. Persévérant, le/la candidat(e) doit faire preuve d’un sens certain sens physique l’amenant à pouvoir questionner ses résultats pour en assurer la qualité. Le/la candidat(e) sera intégré(e) à l’équipe diagnostics optiques du département, et devra être à même de travailler en équipe.

Compétences recherchées :

• Optique et intérêt pour la mesure et l’expérimentation
• Mécanique des fluides
• Maîtrise des outils de programmation (Matlab, Python, etc. )

Mots-clefs : Mécanique des fluides, diagnostics optiques, PIV,  …

Durée et période du stage : 6 mois entre février et aout 2025
Lieu du stage : Rueil-Malmaison

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