Simulation numérique des propriétés rhéologiques des matériaux cimentaires : développement d'un modèle paramétrique sous COMSOL Multiphysics

CY Cergy Paris Université est un établissement public d’enseignement supérieur et de recherche en France, reconnu pour la qualité de ses formations et la diversité de ses activités scientifiques.

Le Département de Génie Civil propose des formations de haut niveau, intégrant les enjeux technologiques, environnementaux et sociétaux du secteur du bâtiment et des infrastructures.

Le Laboratoire L2MGC (Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Génie Civil) est une unité de recherche pluridisciplinaire spécialisée dans la mécanique des matériaux et des structures, la modélisation numérique, ainsi que l’étude des matériaux cimentaires et éco-matériaux. Ses activités combinent approches expérimentales et simulations avancées pour développer des solutions innovantes, performantes et durables dans le domaine du génie civil.

La valorisation des matériaux cimentaires, en particulier des éco-matériaux, nécessite une maîtrise rigoureuse des paramètres rhéologiques et tribologiques lors de leur mise en œuvre, que ce soit par pompage ou par des techniques traditionnelles. La thixotropie, la stabilité et la qualité de finition sont également des facteurs déterminants ^[1]. Le comportement de ces matériaux est souvent assimilé à celui des fluides de type Bingham ou d’Herschel–Bulkley ^[2–3].

Une étude paramétrique approfondie s’avère donc indispensable pour comprendre la variabilité des réponses observées. L’utilisation d’outils de simulation numérique de type Computational Fluid Dynamics (CFD), permet d’intégrer non seulement des modèles empiriques développés et validés (incluant les travaux antérieurs du L2MGC-modèle de viscosité pour bétons à faible impact environnemental, modèles de seuil d’interface et de constante visqueuse pour l’écoulement en conduite), mais aussi un couplage multi-physique prenant en compte la rhéologie, les réactions d’hydratation, l’interaction granulats/pâte.

Cette approche offre une visualisation fine des phénomènes internes complexes (profils de vitesse, champs de contraintes et redistribution de phases) et constitue un outil prédictif puissant pour optimiser les formulations et les conditions de mise en œuvre, tout en réduisant le recours aux essais expérimentaux. Cette démarche s’inscrit pleinement dans les objectifs économiques et environnementaux actuels.

Le(la) candidat(e) devra être en Master 2 recherche ou élève ingénieur en dernière année, dans les domaines du génie civil, génie des matériaux, mécanique, mécanique des fluides, modélisation numérique ou génie des procédés.

Il/elle disposera de connaissances solides sur les matériaux cimentaires (bétons, mortiers, pâtes), avec un intérêt pour les éco-matériaux et la mise en œuvre (ouvrabilité, pompage, finition). Des bases en rhéologie des fluides complexes (Bingham, Herschel–Bulkley) et en simulation CFD sont indispensables, ainsi qu’une familiarité avec des outils tels que ANSYS Fluent, OpenFOAM, COMSOL ou équivalents.

Le(la) candidat(e) devra faire preuve d’autonomie, rigueur scientifique, esprit d’analyse et goût pour la recherche, et posséder un niveau suffisant en programmation scientifique (Python, MATLAB, C/C++). Ce stage s’adresse prioritairement à un(e) étudiant(e) souhaitant s’orienter vers la recherche ou un doctorat.