Postdoc H/F - Simulations thermo-hydrauliques et thermo-mécaniques de récepteurs solaires à génération

Missions:

• Simulation thermohydraulique de récepteurs solaires à génération directe de vapeur (GDV)
• Simulation thermomécanique de récepteurs solaires GDV
• Analyse numérique du comportement transitoire d'un champ solaire GDV

Activités:

• Une étude bibliographique détaillée de l’état de l’art sur les régimes d’écoulement bouillant et leur modélisation
• La prise en main des outils numériques nécessaires à la réalisation de l’étude
• Une étude numérique de l’effet de la distribution du flux sur le récepteur, l’analyse du comportement transitoire du système lors d’un passage nuageux, ainsi que l’analyse de la distribution du débit entre les différentes lignes de récepteurs
• La valorisation des résultats dans des conférences internationales et des revues scientifiques

Contexte de travail:

Bien qu’encore sous-exploitées, les technologies solaires à concentration (CST) apparaissent comme une solution intéressante pour décarboner le mix énergétique et certains procédés industriels. Les CST permettent de produire de la chaleur grâce à la concentration du rayonnement solaire par un champ de miroirs sur un récepteur solaire. Cette chaleur, évacuée par un fluide caloporteur (HTF), peut être soit utilisée directement dans un procédé industriel, soit valorisée sous forme d’électricité via un cycle thermodynamique. On parle alors de centrale solaire à concentration (CSP). La seule centrale CSP française opérationnelle est installée à Llo, en Cerdagne. Elle utilise des collecteurs linéaires de Fresnel. Le rayonnement est concentré sur un tube de diamètre interne de l’ordre de 50 mm, positionné horizontalement quelques mètres au-dessus des miroirs. Le fluide caloporteur est de l’eau sous-refroidie. Sous l’effet du rayonnement solaire, la paroi du tube récepteur chauffe et l’eau évacue la chaleur par convection. Lorsque les conditions de saturation sont atteintes, un écoulement bouillant se met en place. Différents régimes d’écoulement apparaissent alors en fonction des paramètres de contrôle. À Llo, la vapeur produite est valorisée dans une turbine pour produire de l’électricité. Cependant, une filière parallèle et prometteuse, visant la décarbonation de l’industrie, consiste à utiliser directement cette vapeur dans les procédés industriels qui la requièrent (agroalimentaire, papeterie, extraction de pétrole…). Il est primordial de pouvoir prédire les régimes d’écoulement dans le récepteur pour deux raisons. Tout d’abord, les conditions de production de vapeur dépendent directement de ces régimes. De plus, les contraintes thermomécaniques exercées sur le tube récepteur, qui ont un impact direct sur sa durée de vie, varient également en fonction des régimes. En effet, lorsqu’une partie du tube récepteur s’assèche, des points chauds peuvent apparaître du fait de la mauvaise évacuation de la chaleur par la vapeur.

Conditions particulières d'exercice:

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde: 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Profil recherché:

Compétences:

• Mécaniques des fluides
• Écoulements diphasiques
• Transferts thermiques
• Simulation numérique
• Calcul haute performance

Contraintes et risques:

Présentation de CNRS: Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.