Descriptif du sujet :

La cristallisation est l’une des opérations majeures des procédés industriels pour produire, purifier ou séparer les composés solides ou les produits. Quel que soit le procédé, un contrôle fin des processus de transfert de matière et/ou de chaleur, i.e. de la sursaturation, est primordial pour atteindre les objectifs visés de qualité physique du produit.

Le projet MEMCRYST (financement ANR) débuté en 2022 vise à étudier un concept révolutionnaire de cristallisation continue par membranes. Il s’agit d’une technologie innovante envisageable du fait des performances accrues des membranes qui pourrait donner un avantage concurrentiel à l’industrie française. Le consortium du projet est coordonné par Élodie Chabanon du LAGEPP à Villeurbanne (Laboratoire d'Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique) et s’appuie sur deux unités de recherches publiques et un partenaire industriel. Le LAGEPP développe les aspects cristallisation par procédés membranaires. Le M2P2 (Mécanique, Modélisation et Procédés Propres – Aix MarseilleUniversité) développe les aspects hydrodynamiques, simulation numérique, intensification de procédés membranaires. Afin d’anticiper et de mettre à l’épreuve le changement d’échelle, un industriel pharmaceutique français est également partenaire du projet. 

Description du poste :

Dans le cadre de ce projet financé par l’ANR, le·a postdoctorant·e sera basé·e au M2P2 à Aix- en-Provence sous la direction de Dr. Mathias Monnot (enseignant-chercheur du M2P2). Il·elle sera aussi entouré·e par d’autres membres du projet, experts académiques et industriels dans les domaines de la cristallisation et des procédés membranaires. L’objectif est de poursuivre le développement du code de simulation sur StarCCM+ de l’écoulement et des performances du procédé de pervaporation (transfert de matière et de chaleur) qui utilise une membrane dense. Les expériences réalisées par le LAGEPP permettront d’alimenter et consolider le code pour le couplage CFD-bilan de population. Le calcul des profils de concentrations en vue d’une prédiction de la localisation des cristaux dans le module membranaire sera primordial. L’accès au mésocentre AMU sera possible afin de raccourcir les délais de calculs. La simulation numérique du procédé de pervaporation se fera en quatre étapes, (i) prédiction de l’hydrodynamique dans les membranes, (ii) prise en compte de la séparation du solvant, (iii) étude de la modification de l’hydrodynamique avec la génération de cristaux (solide) et (iv) prédictions des performances du procédés. Les trois premières étapes sont à finaliser en fonction des données expérimentales obtenues.

Si intéressé·es, envoyer dans un même email CV et lettre de motivation à

Liberty is an ANR industrial chair and a collaborative effort in the field of computational fluid dynamics applied to the development of new H2 technologies. It aims at developing efficient Lattice-Boltzmann Methods (LBM) for the high-fidelity simulation of multi-species and multi-physics flows in realistic industrial applications such as aerodynamics, aeroacoustics, aerothermal and reacting flows.

The consortium consists of four partners: the M2P2 lab (AMU/CNRS/Centrale Marseille), two aeronautical manufacturers (Airbus and Safran), and a burner manufacturer (Fives-Pillard). The chair holder is Dr. Pierre Boivin (CNRS researcher, CR-HDR), a H2 combustion and safety specialist from M2P2.

Over the last few years, Lattice-Boltzmann Methods have become very popular for full-scale industrial simulations of isothermal, low Mach, non-reactive flows, as their outstanding computational efficiency and accuracy on complex geometries is no longer in question. Their recent extension to compressible, thermal and multi-species flows opens up a wide new range of applications that needs to be explored and matured. These extensions are crucial in the H2 transition context for both energy and transport applications, in line with France 2030 objectives.

The research program articulates around four work packages (WP), each focused on a major scientific difficulty in relation with the development of new H2 technologies:

• WP1 deals with physical and numerical modeling of solid walls and turbulent boundary layers in aerothermal flows, focusing on the resolution of energy and mass conservativity issues typical of cut-cell approaches.

• WP2 aims at modelling arbitrary moving and deformable bodies and lay the groundwork for simulating H2 tank rupture or large propeller deflection.

• WP3 addresses combustion and safety concerns for future H2 low NOx combustion chambers, with an emphasis on mixing, flashback and instability studies

• WP4 explores the possibility of using LBM for high-Reynolds multi-phase flows at high density ratios (both beneath and above critical conditions), such as those encountered in cryogenic and high-pressure H2 storage.

- WP1: 1 PhD position, 1 post-doc position

- WP2: 1 PhD position, 1 post-doc position

- WP3: 1 PhD position, 1 post-doc position

- WP4: 1 PhD position or post-doc position, according to profile

PhD positions are fixed term contract for 3 years. Supervision will be assured by the chair holder Dr. P. Boivin, Dr. E. Serre (WP1), Prof. J. Favier, (WP2), and the team research engineers J. Jacob & Dr. S. Zhao.

Post-doc positions are fixed term contract for 1y, possible extension up to 4 years.

Starting date: negotiable from today

What we expect from you

- Holder of a MSc or Engineering degree,

- English: working proficiency. French is a plus.

- Rigor and excellence.

- Team work.

- Solid background in fluid mechanics.

- Advanced scientific coding (C++, git,…)

- Holder of a PhD in Fluid mechanics or related field,

- Strong track record,

- Ability to participate in PhD supervision

Email to Pierre Boivin and the supervising team (firstname.lastname@univ-amu.fr):

- Detailed CV and cover letter,

- Transcripts (PhD students), PhD defence report (if applicable), a selection of 1-2 relevant research articles.

- References

- Preferred topic.