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Intégration de données hétérogènes dans un code 3D pour prédire la dispersion d'un panache sur site industriel

IFP Energies nouvelles - Sciences et Technologies du Numérique

Stage - Ingénierie

Réf. IFPEN_Stage_2021_R116_02
Localisation
Hauts-de-Seine
Début
entre aujourd'hui et avril 2021
Durée
5 mois
Indem.
Oui

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 trois priorités stratégiques : mobilité durable, énergies nouvelles et hydrocarbures responsables.

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.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Intégration de données hétérogènes dans un code 3D pour prédire la dispersion d’un panache sur site industriel

Description du sujet :

La réduction des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère est un défi majeur. Dans ce contexte, chaque rejet naturel ou industriel tel que le méthane (CH4), le dioxyde de carbone (CO2) doit être surveillé, localisé et quantifié.

IFP Energies nouvelles (IFPEN) développe un système de mesure mobile appelé Flair dont le but est la détection de différentes émissions anormales de gaz. Le système Flair intègre différents capteurs de gaz, dont une station météo et un module GPS (Global Positioning System), montés sur un véhicule électrique hybride rechargeable. Cela permet de surveiller en temps réel et d'enregistrer des mesures de concentration de gaz geo localisées.

Flair map correspond au logiciel de visualisation en temps réel embarqué. Ces mesures sont couplées avec un modèle gaussien de convection/diffusion pour remonter à la source et prédire la position de la zone de fuite à partir des mesures spatio-temporelles de concentrations.

Cependant ce modèle, en cours de développement, s’appuie sur des hypothèses fortes, telles que le caractère instantané de la fuite. En parallèle, IFPEN développe des codes CFD 3D puissants permettant de prédire le comportement instationnaire et tridimensionnel des écoulements.

L’objectif de ce stage est de mettre en place une méthodologie de calcul permettant d’intégrer dans le domaine de calcul différentes sources de polluants issues soit des mesures de concentrations du dispositif FLAIR soit des prédictions du modèle gaussien, afin de prédire avec finesse la dispersion des polluants.

Pour ce faire, ce stage sera réalisé au sein des deux directions IFPEN concernées (R11 et R16). Le travail de stage se concentrera dans un premier temps sur la mise en place de calculs à l’aide du code CONVERGE, à partir de la topographie d’un site industriel pour lequel des mesures de polluants sont disponibles. En particulier il développera des outils permettant de coupler les mesures/valeurs modèles de polluant avec le code sur différentes zones (source ponctuelle, suivant une courbe, etc). Les prédictions du modèle gaussien seront tout d’abord intégrées sous la forme d’un terme source dans l’équation de transport du méthane pour représenter la fuite. Le stagiaire réalisera alors des simulations de l’écoulement et comparera les résultats avec les différentes mesures FLAIR disponibles.

Une deuxième méthode est de réaliser le couplage à partir d’extensions UDF. Cette méthodologie possède un fort intérêt afin de permettre l’utilisation de CONVERGE sans avoir accès aux sources du code. Cette méthodologie sera validée par comparaisons avec la méthodologie de référence.

En termes de perspectives, les outils et méthodologies développées permettront d’une part de prédire la dispersion des polluants dans des conditions réalistes et d’autre part d’aider au calage et à l’amélioration des modèles de type gaussien, notamment en reproduisant une fuite sur une durée déterminée.

Profil recherché :

Etudiant-e en cycle ingénieur ou en Master (Equivalent Bac +4/5) avec une spécialisation en mécanique des fluides.

  • Des connaissances en CFD et en langage C++ sont souhaitables.

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Contact

IFP Energies nouvelles - Sciences et Technologies du Numérique
Karine TRUFFIN
4 Avenue du Bois Préau, Rueil-Malmaison, France
Logo IFP Energies nouvelles - Sciences et Technologies du Numérique

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