Modélisation numérique de la convection naturelle turbulente avec transition de mélange // Numerical modelling of turbulent natural convection with mixing transition

Ce projet de recherche vise à étudier numériquement les propriétés turbulentes de l'écoulement de Rayleigh-Bénard (RB) à très haut nombre de Rayleigh. Ces écoulements sont constitués d'un ensemble de structures cohérentes, les panaches, erratiques et plus ou moins intenses. Or, les plus énergétiques d'entre eux sont associés à des phénomènes pouvant se révéler nocifs voire destructeurs. La convection naturelle est un écoulement spontané, que l'on retrouve aussi bien dans des écoulements naturels (atmosphère, océans, manteaux planétaires), qu'industriels (refroidissement passif par ex.).

Plusieurs régimes turbulents sont décrits dans la littérature, et un seuil universel en nombre de Reynolds [1] a récemment été proposé pour la transition de mélange en convection [2]. On se concentrera ici sur les moyens de favoriser l'apparition de ce nouveau régime, par l'addition de rugosité de surface ou d'un cisaillement additionnel, afin d'améliorer la connaissance des propriétés de ce régime.

Ce travail sera mené en collaboration avec une équipe d'expérimentateurs de Lyon.
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This research project aims to numerically investigate the turbulent properties of Rayleigh-Bénard (RB) flows at very high Rayleigh numbers. These flows consist of a set of coherent structures, known as plumes, which are erratic and of varying intensity. However, the most energetic of these are associated with phenomena that can be harmful or even destructive. Natural convection is a spontaneous flow found in both natural flows (atmosphere, oceans, planetary mantles) and industrial flows (e.g. passive cooling).

Several turbulent regimes are described in the literature, and a universal Reynolds number threshold [1] has recently been proposed for the mixing transition in RB convection [2]. Here, we will focus on ways to promote the emergence of this new regime, by adding surface roughness or additional shear, in order to improve our understanding of the properties of this mixing regime.

This work will be carried out in collaboration with a team of experimenters from Lyon.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral - SU

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

391 Sciences Mécaniques, Acoustique, Electronique et Robotique de Paris

Expertise en mécanique des fluides, physique ou mécanique numérique Compétences additionnelles : programmation avancée, Python ; Anglais scientifique avancé. Candidature Envoyez votre candidature à l'ensemble de l'encadrement : anne.sergent@sorbonne-universite.fr, julien.salort@ens-lyon.fr
Expertise in fluid mechanics, physics or numerical mechanics Additional skills: advanced programming and Python; advanced scientific English. Application: Send your application to the entire supervision team: anne.sergent@sorbonne-universite.fr, julien.salort@ens-lyon.fr