Cinématique des écoulements en milieux poreux 3D

Les géomatériaux sont des milieux poreux complexes présentant un large éventail de microstructures qui régissent la cinématique d’écoulement des fluides interstitiels (principalement l’eau). Lorsque des résines ou des bactéries sont injectées afin de stabiliser et renforcer les propriétés de résistance mécanique d’un sol, ou lors du transport de polluants dans les sols, le processus de dispersion et d’homogénéisation du soluté dans le poreux environnant est directement dicté par la microstructure locale et le réseau de pores. Lors d’évènements de crues, l’infiltration d’eau excédentaire dans le corps d’un ouvrage hydraulique en remblai, notamment en présence de canaux d’érosion ou de fractures, peut menacer l’intégrité structurelle de l’ouvrage hydraulique. La compréhension des mécanismes à petite échelle (celle du pore) est par conséquent cruciale pour anticiper et contrôler les processus de transports et de mélange à l’échelle macroscopique.
Ce projet de thèse envisage de caractériser les effets de la microstructure sur la cinématique d’écoulement au sein d’un milieu poreux, en utilisant des techniques optiques de visualisation directe dans des milieux poreux 3D modèles en laboratoire. A l’aide de techniques d’ajustement iso-indice optique et de PIV (Particles Image Velocimetry), le projet ambitionne de reconstruire le champ de vitesses 3D dans le cœur de milieux poreux modèles présentant un niveau de complexité microstructurelle croissant. En particulier, nous nous intéresserons à l’effet de la distribution de taille de pores et la présence d’une fracture, sur les distributions de vitesses et les processus de transports. Enfin, on s’intéressera au colmatage des pores, lorsqu’une suspension de particules est injectée au sein d’un milieu poreux. L’ensemble des don-nées expérimentales obtenues sera par ailleurs mis à disposition afin d’enrichir des bases données à ce jour limitées et de servir de benchmark pour le développement de modélisations numériques.

Plus d'informations sont disponibles ici : https://nextcloud.inrae.fr/s/HzLejSaygyHdXqe

Le doctorant sera inscrit à l'école doctorale d'Aix-Marseille Université (ED 353, Ingénieur Sciences : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique) et sera rattaché à l'unité RECOVER de l'INRAE PACA. Cette unité de recherche est équipée de bancs d'essai et de moyens techniques pour la caractérisation et l'étude des matériaux poreux et de leurs propriétés mécaniques. RECOVER est une équipe de recherche active composée de plus de 75 chercheurs permanents (chercheurs, ingénieurs et professeurs) et d'une quarantaine de collaborateurs non permanents (doctorants, post-doctorants et personnel technique). Le laboratoire est situé au Tholonet, à quelques kilomètres d'Aix-en-Provence et à proximité de Marseille (sud de la France). L'UMR RECOVER est une unité mixte INRAE Aix-Marseille université centrée sur le fonctionnement des écosystèmes et les risques naturels. Ses objectifs sont :

1) d’une part de développer la connaissance régionale pour les risques liés aux incendies, à l’hydrologie, au bon fonctionnement des ouvrages hydrauliques, ainsi que l’aide à la décision dans ce domaine

2) d’autre part d’étudier la dynamique des écosystèmes aquatiques et forestiers sous la contrainte du changement global, la problématique de la restauration des écosystèmes et de développer des outils et méthodes pour l’évaluation de l’état des écosystèmes.

Nous recherchons un candidat titulaire d'un master recherche ou d'un diplôme d'ingénieur en mécanique, mécanique des fluides ou géotechnique. Le candidat devra faire preuve d'un fort intérêt pour l'expérimentation et posséder de solides connaissances en mécanique des fluides. Une formation en mélange, en processus de transport ou une expérience préalable en laboratoire sera un atout. Le doctorant sera impliqué à toutes les étapes du projet : manipulation du dispositif expérimental, préparation des échantillons et analyse d'images numériques (PIV, tracking de particules, reconstruction 3D).

Compétences attendues : appétence forte pour l'expérimental, motivation pour la recherche, capacité à travailler de manière autonome et en équipe, aptitude à formuler des concepts, curiosité, esprit critique constructif, persévérance et rigueur scientifique.

Un bon niveau d'anglais est indispensable.