Offres de thèses
Thèses ouvertes à candidature pour l'année 2018
Modélisation compartimentale des procédés : impact de la turbulence et couplage avec les cinétiques réactionnelles
Ce sujet de thèse traite de la modélisation de systèmes en écoulement par une approche compartimentale. Cette approche constitue un compromis entre les modèles de type systémique utilisés en génie des procédés depuis les années 50 – peu gourmands en ressources de calcul mais parfois trop simplistes - et les modèles détaillés issus de la mécanique des fluides numériques, très gourmands en temps de calcul.
Depuis les années 2000, un certain nombre d’auteurs ont développé des approches pour la construction de modèles compartimentaux à partir de résultats de simulation en mécanique des fluides numérique. Cependant, ces méthodes sont décrites dans des contextes spécifiques en termes de systèmes étudiés et sont difficilement généralisables. Récemment, la thèse de Jérémie HAAG soutenue à l’Université de Lorraine en décembre 2017 a permis de lever en partie ce verrou en proposant une première approche de généralisation de la construction du réseau de compartiments. Un certain nombre de questions restent cependant en suspens, notamment celle de la définition des échanges turbulents entre compartiments.
Dans ce contexte, l’objectif du travail de thèse sera de travailler sur l’impact de la turbulence sur ces échanges entre compartiments, notamment via des expériences de traçage menées sur des systèmes variés : canal à surface libre, réacteurs en traitement des eaux… L’impact de la définition du nombre de Schmidt turbulent dans la prédiction de la dispersion au sein du système sera à évaluer.
Par la suite, l’objectif finalisé sera de poursuivre le développement proposé par Jérémie HAAG en incluant notamment le couplage du modèle compartimental avec un module cinétique pour la prédiction des réactions (bio)chimiques.
- Image:reacteur cfd.png
Modélisation 3D d'un réacteur biologique
Sujet de thèse détaillé : File:sujet_these_detail_julien_laurent.pdf
Contact J. Laurent
Modéliser les incertitudes dans les simulations de bassins versants
Dans le cadre de Prim’Eau, nous étudions l’aléa « inondation » et le risque résultant dans le bassin versant (BV) de la Sarre (Moselle-Est) aménagé dans le cadre de la Ligne Maginot (1935). Les épisodes historiques de crues et d’inondations du bassin la Sarre et de ses affluents seront étudiés par simulation numérique pour en déduire des informations sur l’aléa et les niveaux d’eau.
Les incertitudes sont parties intégrantes d’une modélisation de par les hypothèses choisies, les données disponibles, la présentation des résultats et le degré d’expertise des utilisateurs. Elles doivent être évaluées et publiées. Prendre en compte ces incertitudes est une nécessité dans une évaluation du risque.
Notre objectif est de proposer un ensemble d’outils et de méthodes génériques pour la modélisation de bassins versants de grande taille et la quantification des incertitudes liées aux modèles de mécanique des fluide, aux modèles numériques de terrain et paramétrisation des sols et de la végétation, et aux données utilisées.
Les méthodes développées dans la thèse concernent :
- la modélisation de BVs;
- le calcul d’incertitudes pour différents modèles;
- la décomposition en sous-domaines et la parallélisation de ces modèles.
Une orientation du sujet (modélisation, calcul scientifique, informatique) sera réalisée en fonction du cursus et des objectifs de carrière du candidat.
Contact I. Charpentier icharpentier@unistra.fr
Elaboration et optimisation d’une méthode de mesure opto-acoustique pour l’étude du transport sédimentaire
Dans le cadre de la gestion sobre des ressources et de l’adaptation au changement climatique, un aspect important est la caractérisation des flux de polluants particulaires dans les écoulements urbains et naturels. La présence de ces polluants est actuellement principalement mesurée et quantifiée grâce à des turbidimètres optiques.
Or, plusieurs études récentes ont mis en évidence des résultats fortement erronés obtenus avec ce type d’instruments. Dans l’objectif de l’élaboration d’une nouvelle instrumentation, une approche originale de turbidimètre par voie optique résolue en temps sera étudiée et combinée aux réponses de transducteurs ultrasonores. Par la complémentarité physique des deux types de mesures, une estimation fiable des matières en suspension présentes dans les écoulements est attendue.
Ces travaux seront réalisés en étroite collaboration entre les équipes MécaFlu et SMH du Laboratoire ICube de Strasbourg et la société Ubertone susceptible de commercialiser cette instrumentation.
Contact : A. Pallarès anne.pallares@unistra.fr
Modélisation effective d'écoulements complexes dans les réseaux maillés : cas des inondations urbaines
Pilote d'étude des inondations urbaines au sein du laboratoire Icube
Détail de l'écoulement dans un carrefour du pilote inondation Icube
Exemple de simulation de l'écoulement dans l'ensemble du pilote inondation Icube
Exemple de simulation 3D de l'écoulement dans un carrefour
Les inondations, notamment dans le contexte actuel du changement climatique, représentent le premier risque naturel. L'amélioration des méthodes de prévision des inondations assorties d'incertitudes, notamment en zone urbaine, est une priorité pour l'aide à la décision en matière d’aménagement du territoire et de protection des biens et des personnes.
Ainsi, cette thèse cherche à proposer des modèles physiques parcimonieux et fiables, tout en conservant des coûts de calcul réalistes, pour prédire les écoulements assortis de leurs incertitudes sur des plaines d’inondations complexes – incluant des écoulements maillés et / ou des zones urbanisées.
Sujet de thèse détaillé : File:2018_PhD_inundation_ED.pdf
Contact : P. Finaud-Guyot pascal.finaudguyot@engees.unistra.fr