Post - doctorant projet SAFRAN
Le laboratoire CORIA recrute un(e) post - doctorant(e), dans le cadre d'une étude expérimentale des mécanismes d'oxydation de la suie par méthodes optiques in-situ au sein d'une flamme laminaire de diffusion : effets du combustible, en partenariat avec le groupe SAFRAN.
Contexte du projet :
Les émissions de suie générées lors de la combustion ont des conséquences importantes sur l'environnement et la santé et font l’objet de préoccupations de la part des secteurs émetteurs, en particulier les secteurs liés à la mobilité humaine. Le secteur aéronautique est ainsi concerné et va être soumis dans les années à venir à des normes de plus en plus restrictives. A noter que ces émissions sont également responsables de la formation de nuages (contrails) qui peuvent avoir un impact climatique.
L'oxydation de la suie est un processus clé dans l'élimination de ces nanoparticules. On estime que 90% des suies sont oxydées pendant le processus de combustion lui-même (Stanmore, Brilhac et al. 2001). Cependant, ce phénomène, encore mal compris, est d’efficacité similaire à la croissance de surface dont l’effet est opposé et qui fait que la balance entre les deux est difficile à modéliser. Il est donc important de mieux comprendre le phénomène d’oxydation. Ce dernier met en jeu la température locale, la présence d’espèces oxydantes et du degré de désordre de la nanostructure carbonée de la suie (Yehliu, Vander Wal et al. 2012). Il en résulte une réactivité variable au cours du temps puisque la nature et la composition de la suie évoluent au cours de sa formation (maturité). Enfin, le rôle des espèces oxydantes semble différent. On suspecte notamment les molécules d’O2 de pénétrer au sein même des sphérules produisant une sorte de « combustion interne » alors que l’OH représenterait une agression plus « surfacique ». Ainsi, une meilleure compréhension de ces modes d’oxydation impose une meilleure prise en compte de la morphologie des particules et en particulier du ratio surface/volume (ou surface spécifique) qui n’est quasiment jamais considéré. Enfin, on note un rôle important joué par le carburant (Jeon and Park 2018).
L’objectif de ce travail est de mieux comprendre les mécanismes d’oxydation des particules de suie au sein des flammes. Cela consistera à mettre en œuvre des techniques optiques de pointe couplant extinction et diffusion spectrale de la lumière (Yon et al. 2021-a & 2021-b) au sein d’un dispositif de combustion à deux étages. Des particules de suie seront générées au sein d’un miniCAST puis injectées au cœur d’une flamme pauvre non suitée au sein de laquelle les suies précédemment injectées vont progressivement s’oxyder. Par cette approche, on isolera les mécanismes d’oxydation, permettant de prendre en compte l’évolution de la maturité des suies. Une adaptation du miniCAST pour générer des particules de suies issues de carburants liquides sera à mener afin d’étudier le rôle joué par le carburant. Des carburants durables pour l’aviation (SAF) seront étudiés. L’aérosol de suie injecté au cœur de la flamme pauvre sera par ailleurs enrichi en O2 afin d’identifier le rôle de cette molécule dans le processus d’oxydation. Enfin, des expériences en synchrotron sont envisagées afin d’accéder à des informations à l’échelle de la sphérule primaire (Yon, Ouf et al. 2018). Ces travaux seront menés conjointement avec le CERFACS qui pourra simuler l’expérience en vue d’améliorer les modèles d’oxydation.
Jeon, J. and S. Park (2018). "Effect of injection pressure on soot formation/oxidation characteristics using a two-color photometric method in a compression-ignition engine fueled with biodiesel blend (B20)." Applied Thermal Engineering 131: 284-294.
Stanmore, B. R., J.-F. Brilhac, et al. (2001). "The oxidation of soot: a review of experiments, mechanisms and models." Carbon 39(15): 2247-2268.
Yehliu, K., R. L. Vander Wal, et al. (2012). "Impact of fuel formulation on the nanostructure and reactivity of diesel soot." Combustion and flame 159(12): 3597-3606.
Yon, J., F.-X. Ouf, et al. (2018). "Investigation of soot oxidation by coupling LII, SAXS and scattering measurements." Combustion and flame 190: 441-453.
Yon, J., Cruz, J. J., Escudero, F., Morán, J., Liu, F., & Fuentes, A. (2021-a). “Revealing soot maturity based on multi-wavelength absorption/emission measurements in laminar axisymmetric coflow ethylene diffusion flames”. Combustion and Flame, 227, 147-161.
Yon, J., Morán, J., Lespinasse, F., Escudero, F., Godard, G., Mazur, M., ... & Fuentes, A. (2021-b). « Horizontal Planar Angular Light Scattering (HPALS) characterization of soot produced in a laminar axisymmetric coflow ethylene diffusion flame”. Combustion and Flame, 232, 111539.
Profil attendu : Le docteur doit être en possession d'une thèse de doctorat et d’une expérience en métrologie optique des aérosols. Une bonne connaissance de l'anglais parlé et écrit est obligatoire, le français est utile.
Durée du projet : 8 mois prolongeable sur 18 mois.
Environnement professionnel : vous intégrerez l'équipe de métrologie des aérosols au sein du département Optique et Laser du CORIA (UMR6614, 76800 Saint Etienne du Rouvray, France).
Contraintes du poste : Des réunions et des rapports d'avancement sont à prévoir avec la société SAFRAN. Des missions sont également à prévoir pour assurer d'éventuelles mesures sur synchrotron.
Montant du salaire : Le salaire de base pour un post-doc inexpérimenté commence à 2800 euros bruts. Le montant dépendra de l'expérience du candidat.
Comment postuler ? Envoyez votre CV et votre lettre de motivation à jerome.yon@insa-rouen.fr
Date limite de candidature : 1 Juin 2023.
Début du recrutement : Le contrat est susceptible de débuter dès la mi-juin mais la date de démarrage dépendra du temps nécessaire à l’étude de votre dossier par un fonctionnaire de sécurité et de défense pour pouvoir intégrer le laboratoire CORIA (ZRR).
Encadrants : Jérôme Yon (CORIA), Marek Mazur (CORIA), Felix Collin (Safran Aircraft Engine), Stéphane Richard (Safran-Helicopter Engine), Stefano Pugelli (Safran Tech).