Stage en Définition et Analyse Thermique d'Ensembles Expérimentaux pour la Mesure de Caractéristiques Thermiques H/F - 14

Le GANIL est un GIE géré conjointement par le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). En tant que laboratoire de recherche fondamentale, sa vocation première est d'accueillir la communauté scientifique internationale et de mettre à sa disposition des faisceaux d'ions accélérés pour réaliser des expériences en physique nucléaire et de physique atomique. Le GANIL est classé Installation Nucléaire de Base (INB). À ce titre, il est soumis à une réglementation particulière et contrôlé par l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN).Sujet du stage

La simulation des échanges thermiques à travers les surfaces par contact et par rayonnement de pièces assemblées présente un enjeu majeur. Il est important de disposer de méthodes de conception adaptées, de maitriser les surfaces et de connaître leurs caractéristiques qui influencent les transferts thermiques. Des caractérisations thermiques sur des ensembles représentatifs sont donc nécessaires.

On souhaite analyser expérimentalement les transferts thermiques par contact et par rayonnement dans des situations contrôlées. Ce travail doit permettre d'apporter des paramètres utiles à la simulation numérique et d'améliorer les prédictions d'échanges thermiques pour les différents domaines d'application concernées.

La détermination d'une Résistance Thermiques de Contact d'un assemblage contrôlé implique des mesures de températures et des calculs plus ou moins complexes dépendant de la géométrie des assemblages. Les incertitudes de mesure et les incertitudes géométriques peuvent aboutir à des erreurs importantes.

Le stage proposé consiste à modéliser des ensembles de pièces échangeant de la chaleur, simuler les échanges thermiques, définir les zones de mesures pertinentes et analyser les incertitudes que l'on peut avoir sur la détermination des variables recherchées (RTC, émissivité). Le travail proposé comporte plusieurs étapes nécessitant du calcul analytique et de la modélisation par élément finis.

Le stage pourra évoluer vers le calcul thermique d'assemblages réels utilisés au GANIL. Il s'agira d'analyser les températures des éléments suivant les variations de RTC des interfaces et d'émissivité des surfaces. On pourra aussi envisager des optimisations.

Les développements internes

Le GANIL conçoit et réalise une partie du matériel nécessaire à l'évolution des procédés. Son bureau d'étude reçoit des demandes provenant de physiciens, de groupes techniques et de groupes projets. Ces demandes plus ou moins complexes sont traitées par des projeteurs et des ingénieurs. Ces derniers réalisent régulièrement des calculs de dimensionnement. Une des particularités du GANIL est la mise en oeuvre d'équipements fonctionnant à chaud et sous vide. Les matériaux y sont soumis à de fortes contraintes thermiques. Les températures atteintes dépendent des puissances mises en oeuvre et des échanges thermiques entre éléments de ces ensembles. Une des difficultés rencontrées en conception de ces équipements concerne les caractéristiques thermiques des surfaces et des assemblages.

Moyens techniques et encadrement

Le stagiaire pourra utiliser le logiciel Ansys pour les modélisations, les maillages et les calculs.

Dans le cas d'assemblages complexes, des modèle CAO pourront être fournis par le bureau d'étude.

Le stagiaire sera encadré par 2 ingénieurs du bureau d'étude du GANIL.