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Etude de l’aéraulique et de l’évolution des températures et de la qualité des produits au sein d’un empilement de produits horticoles

ABG-98814 Sujet de Thèse
16/06/2021 Autre financement public
INRAE
Antony - Ile-de-France - France
Etude de l’aéraulique et de l’évolution des températures et de la qualité des produits au sein d’un empilement de produits horticoles
  • Génie des procédés
  • Numérique
aeraulique, transferts thermique, modélisation

Description du sujet

Dans les équipements frigorifiques à température maîtrisée, le comportement aérodynamique des écoulements d’air au sein des palettes ajourées de produits horticoles, joue un rôle déterminant dans le maintien des températures recommandées et de leur homogénéité au sein des unités de chargement. Cette condition est essentielle pour préserver la qualité des produits dans des conditions optimales. 

 

La démarche scientifique s'appuiera sur la mise en œuvre d'outils numériques et expérimentaux visant à caractériser et à prédire les hétérogénéités de ventilation et les niveaux de température et d’humidité au sein d'une palette chargée de produits horticoles frais conditionnés en barquettes utilisant des emballages biosourcés sous atmosphère modifiée. Un modèle numérique CFD (RANS) 3D sera élaboré en régime instationnaire avec le code Fluent. Il prendra en considération la forme géométrique des emballages qui doit favoriser une bonne circulation d’air au sein de la palette ainsi que sa perméabilité vis-à-vis des échanges de température et d’humidité avec les produits.. A partir des expérimentations et des modèles CFD qui permettront de comprendre les écoulements et les transferts thermique dans la palette, un modèle thermique simplifié sera développé. Ce modèle simplifié, basé sur une approche zonale, permettra de simuler plusieurs maillons de la chaîne du froid en fonction des conditions opératoires de chaque étape.

Des modèles de qualité et de durée de vie des produits élaborés par des partenaires du projet seront intégrés et couplés d’une part avec le modèle CFD pour étudier la variabilité de la qualité dans la palette et d’autre part avec le modèle simplifié qui permettra d’évaluer l’impact des conditions logistiques sur la qualité des produits.

La validation des modèles sera réalisée par des comparaisons avec les données expérimentales obtenues en cellule d'essai, à température et vitesse d'air maîtrisées, sur une maquette de palette chargée de produits modèles dont certains seront instrumentés thermiquement par des thermocouples. Des anémomètres laser et à fil chaud seront utilisés pour mesurer les vitesses d’air au sein de la palette.

L’analyse des données expérimentales et numériques doit permettre de mieux comprendre l’influence des paramètres géométriques, aérauliques et thermiques mises en jeu sur les hétérogénéités de températures au sein des barquettes. Elle doit également permettre d’améliorer l’efficacité des emballages biosourcés et donc d’éviter l’utilisation des emballages plastiques. Le candidat aura essentiellement pour mission la conception de la maquette, l’élaboration des modèles numériques, la conduite des expérimentations, et l’analyse des résultats.

Nature du financement

Autre financement public

Précisions sur le financement

projet ANR

Présentation établissement et labo d'accueil

INRAE

Présentation de l’INRAE : L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 268 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

 

Laboratoire d’accueil: l’unité de recherche FRISE "Génie des procédés FRIgorifiques pour la Sécurité alimentaire et l’Environnement de l’INRAE (www.inrae.fr) localisée sur le site d'Antony (92), qui développe des activités de recherche finalisée portant sur la production et l’utilisation du froid, et ce, dans l’objectif d’assurer la maîtrise des températures des produits alimentaires au niveau des équipements frigorifiques de la chaîne du froid.

Profil du candidat

  • Ingénieur ou Master 2 en Génie des Procédés, Thermique, Mécanique des fluides
  • Goût pour l’expérimentation et la modélisation avec les codes CFD
  • Bon niveau d’anglais, autonomie, rigueur
  • Facilité d’expression orale

Le candidat participera à des réunions de suivi de projet avec les autres partenaires. Il devra être capable de communiquer par écrit (rapports d'avancement) et par oral (présentations), auprès d’un public industriel, entre autres. Enfin, le projet pourra donner lieu à des publications scientifiques dans des revues spécialisées et à une participation à des conférences internationales.

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