Calculs et expériences portant sur des écoulements MHD de métal liquide : application aux pompes électromagnétiques pour la filière sodium.
Les pompes électromagnétiques (PEM) mettent en mouvement sans contact un métal liquide conducteur de l’électricité. Elles présentent ainsi une excellente étanchéité pour les caloporteurs dans les réacteurs à neutrons rapides ou à fusion, tout en minimisant l’inventaire en déchets. Dans les PEM à induction, la force de Lorentz de pompage est issue de l’interaction entre le champ magnétique d’excitation et le courant qu’il induit dans le liquide conducteur, lequel se déplace à une vitesse relative. Ce couplage est typique de la magnétohydrodynamique (MHD).
Lorsque l’écoulement MHD devient turbulent, un verrou scientifique émerge lié à la description des couches limites turbulentes. La simulation numérique directe (DNS) permet de lever des hypothèses en se passant de modèles sous-maille pour décrire les couches limites. Le prix à payer est le temps de calcul rédhibitoire pour l’ingénieur qui veut concevoir une PEM en géométrie réelle. Le but de cette thèse est de calculer par DNS, en géométrie simplifiée, mais suffisamment représentative d’une PEM, les quantités MHD (vitesse, courant et potentiel électriques). Des calculs pourront être menés en parallèle en utilisant des modèles avec lois de fermeture, plus accessibles à l’ingénieur. L’objectif est d’établir, s’il en existe, des domaines de validité de ces lois de fermeture.
Un écoulement MHD en canal sera modélisé, laminaire ou faiblement turbulent. Le champ magnétique pourra être imposé uniforme, non-uniforme, puis glissant et/ou oscillatoire. Les simulations numériques seront validées sur un dispositif expérimental à finaliser, permettant un écoulement de galinstan (métal liquide à température ambiante) et de la vélocimétrie à ultrasons ou potentiels électriques.
Cette thèse doit permettre de mieux comprendre les écoulements MHD turbulents en canal afin d’alimenter le travail futur de modélisation des pompes électromagnétiques pour des nombres de Reynolds et Hartmann représentatifs. Ce travail ouvre des perspectives professionnelles en particulier dans les centres de recherche et les départements de R&D dans l’industrie.
Cette thèse se déroulera au SIMaP de Grenoble avec quelques séjours à Cadarache (13).
Propagation des incertitudes pour la mesure d’Impulsions Electromagnétiques d’origine Nucléaire
Le CEA Gramat réalise des études dans le domaine de la vulnérabilité et du durcissement des équipements et systèmes militaires vis-à-vis
des agressions EM (électromagnétique). A ce titre, de nombreuses expérimentations sont menées notamment en ce qui concerne l’IEMN HA
(Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude). Les systèmes de mesure liés à cette activité, tels que les capteurs et
les chaînes de mesures de champ EM, sont généralement déployés dans des environnements sévères où les conditions de mise en oeuvre sont
complexes. Ces contraintes imposent de prendre des marges de sécurité importantes quant aux résultats expérimentaux obtenus car les sources
d’incertitudes ne sont pas toutes connues et/ou sont difficiles à maîtriser.
La thèse a pour objectif de mettre au point une méthode fiable de propagation des incertitudes dans le domaine impulsionnel IEMN HA.
Actuellement, il semblerait qu’aucune approche ne traite les incertitudes dans ce domaine. Le développement de cette méthode ou algorithme
pourra s’effectuer en s’appuyant sur des travaux liés aux problématiques de propagation des incertitudes (équations différentielles multivariables,
méthode de Monte-Carlo, matrice de covariance). Cet algorithme sera ensuite utilisé et validé au CEA Gramat en utilisant les
moyens disponibles en interne.
Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépointage de faisceau sur un large secteur angulaire pour la transmission de données
Le CEA Leti propose un sujet de Doctorat pour développer de nouvelles antennes à balayage électronique efficaces pour la transmission de données des communication par satellite (Satcom).
Des nouvelles architecture antennaires efficaces et à balayage électronique de faisceau sont essentielles pour les futures communications par satellite (Satcom). Les antennes à lentilles plates reconfigurables électroniquement, également connues sous le nom de réseaux transmetteurs, constituent une architecture prometteuse pour obtenir des performances de balayage élevées. Chaque élément de la lentille plate introduit un déphasage optimisé sur l'onde émise par une source primaire, afin d'orienter et de façonner le diagramme de rayonnement. Le profil de phase sur la lentille peut être modifié dynamiquement en ajoutant des dispositifs reconfigurables dans les cellules, tels que des commutateurs (par exemple des diodes pin) ou des varactors. Par rapport aux réseaux phasés, ces antennes atteignent une collimation de faisceau à gain élevé avec une consommation d'énergie et une complexité architecturale considérablement réduites.
Ce travail de doctorat vise à proposer et à démontrer expérimentalement de nouveaux concepts et méthodes de conception pour les antennes à lentilles plates à orientation électronique du faisceau à large bande/multibande. Les principaux objectifs de recherche sont les suivants:
. Etude de nouvelles approches pour la conception de cellules unitaires avec de larges diagrammes de rayonnement, des performances stables sous incidence oblique et un fonctionnement à large bande/multibande.
. Nouvelles solutions de conception pour permettre un contrôle électronique fin du déphasage introduit par les cellules. Des cellules multicouches comprenant des diodes pin ou des varactors, ou une combinaison des deux, seront analysées. Les compromis entre la résolution de phase, la largeur de bande, la consommation d'énergie, le nombre de dispositifs reconfigurables et les lignes de polarisation seront étudiés.
. Développement de procédures de synthèse dédiées pour permettre le contrôle indépendant et la mise en forme du diagramme de rayonnement à deux ou plusieurs fréquences.
. Démonstration expérimentale de prototypes à faisceau fixe à double bande et à orientation électronique du faisceau en 2D à gain élevé, permettant d'obtenir des plages de balayage extrêmement larges (±60° ou plus). Les démonstrateurs seront optimisés pour fonctionner dans les bandes typiques des télécommunications par satellite (par exemple autour de 20 GHz et 30 GHz).