Intensification d’opérations unitaires par la mécanique des fluides numérique

L'intensification des procédés repose sur la mise au point d'appareils, de techniques et de technologies qui apportent des améliorations radicales dans la fabrication et la transformation, réduisant considérablement la taille de l'équipement et sa capacité de production, la consommation énergétique ou la production de déchets et débouchant finalement sur des technologies moins coûteuses et durables. En génie chimique, l'intensification des procédés permet de réduire considérablement l'empreinte environnementale, d'accroître l'efficacité et de réduire la taille des procédés.

Bien que les nouveaux procédés intensifiés puissent être développés par le prototypage rapide (par exemple l'impression 3D), les outils numériques sont de plus en plus utilisés pour accélérer la conception et atteindre des solutions optimales surprenantes. Pour les opérations unitaires qui contiennent des fluides en mouvement, cela nécessite le développement d'outils de mécanique des fluides (CFD) adaptatifs qui peuvent s'adapter à des changements radicaux de topologie sans refaire le maillage tout en maintenant une grande précision. Les méthodes de décomposition conforme sont un nouveau type de conditions limites immergées qui peuvent maintenir une précision d'ordre élevé sans un maillage conforme. Cette méthode permet de modéliser des géométries complexes en mouvement en définissant la géométrie à l'aide d'une simple fonction de distance signée, ce qui la rend idéale pour des applications telles que l'optimisation de topologie, la simulation de la turbulence et l'intensification de procédés.

L'un des principaux objectifs de ce projet est le développement de conditions limites immergées dans le cadre Dealii, une bibliothèque open source haute performance pour résoudre les équations aux dérivées partielles par la méthode des éléments finis (Galerkin ou Galerkin Discontinu). Cette librairie peut résoudre implicitement de très gros problèmes (>10⁹ DOFs) et a été conçue autour de l'adaptation dynamique du maillage. Une fois développées, ces conditions seraient appliquées pour l'optimisation du mélange dans les cuves agitées et/ou les écoulements de particules solides. Ce projet se déroulera sous la supervision du professeur Blais à l’Unité de Recherche en Procédés et Écoulements Industriels (URPEI)

L'École polytechnique de Montréal est un établissement d'enseignement supérieur d'ingénierie affilié à l'Université de Montréal, situé à Montréal (Québec) et fondé en 1873. Polytechnique Montréal offre une formation aux cycles supérieurs et est une des plus importantes institutions de recherche en génie au Canada.

L'URPEI – Unité de recherche en procédés d’écoulements industriels / Research Center in Industrial Flow Processes – est le centre de recherche technologique en ingénierie des écoulements de milieux complexes de l'École Polytechnique de Montréal. Fondée en 1993 par le Professeur Philippe A. Tanguy.

Fort d’une réputation bien établie d’excellence et de leadership scientifique, l'URPEI participe activement à de nombreux projets de recherche commandités par les gouvernements ou le privé. Le Centre compte plusieurs partenaires industriels de classe mondiale en Amérique du Nord, en Europe et au Japon.

La mise en commun des connaissances et du retour d’expérience avec d’autres centres de recherche du monde universitaire constitue également une priorité pour l’URPEI. Des collaborations ciblées ont ainsi été établies avec d’autres groupes de recherche au Canada, au Mexique, en Espagne et en France. Le Centre est aussi à l’origine du lancement de la série des symposiums ISMIP (International Symposium on Mixing in Industrial Processes), un forum d’échange et de partage du savoir avec l’industrie des procédés et participe activement à l’organisation des congrès internationaux tels que: " Trends in Physical and Numerical Modeling of Multiphase Industrial flows ".

Le projet est flexible et peut être adapté aux intérêts du candidat. Le candidat idéal devrait être intéressé par un des éléments suivant :

• Simulation numérique 
• Mécanique des fluides
• Mécanique des fluides numérique
• Développement de méthodes numérique

Le candidat idéal sait programmer en C++ (ou est intéressé par la programmation en C++) et s'intéresse à l'analyse numérique et au calcul scientifique. Il est de plus intéressé par la mécanique des fluides numérique et le développement de logiciel open source. Le projet s'oriente sur le développement de méthodes novatrices pour la simulation d'écoulements.