Modélisation du comportement au flambement des grilles de réacteurs par homogénéisation de plaque

IFP Energies nouvelles | Ref : R042-CL-M-SIDHOM 18/12/2017

Stage - Sciences des Matériaux

  • Début

    entre mars et juin 2018

  • Durée

    6 mois

  • Localisation

    Hauts-de-Seine

  • Indemnité

    Oui


IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d’innovation industrielle et de formation intervenant dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Sa mission est d'apporter aux acteurs publics et à l'industrie des technologies performantes, économiques, propres et durables pour relever les trois grands défis sociétaux du 21e siècle : changement climatique et impacts environnementaux, diversification énergétique et gestion des ressources en eau. Son expertise est internationalement reconnue.

IFP Energies nouvelles poursuit 5 priorités stratégiques, indissociables et complémentaires dans l'accomplissement de sa mission d’intérêt général :

  • Produire à partir de sources renouvelables des carburants, des intermédiaires chimiques et de l'énergie
  • Produire de l’énergie en réduisant l’impact sur l’environnement
  • Développer des transports économes et à faible impact environnemental
  • Produire à partir de ressources fossiles des carburants et intermédiaires chimiques à faible impact environnemental
  • Proposer des technologies respectueuses de l'environnement et repousser les limites actuelles des réserves d'hydrocarbures

Son école d'ingénieurs, partie intégrante d'IFP Energies nouvelles, prépare les générations futures à relever ces défis.

Modélisation du comportement au flambement des grilles de réacteurs par homogénéisation de plaque

Les réacteurs utilisés dans le reforming (procédé de purification de gaz) sont composés de grilles métalliques cylindriques permettant l'échange entre le gaz et le support de catalyseur: matériau granulaire chargé et circulant dans la grille. Lors de l'exploitation du réacteur, des incidents de blocage du support de catalyseur dans la grille peuvent se produire. Ces incidents, provoquent un alourdissement de la grille conduisant au flambement global de la structure. La modélisation de ce flambement est essentielle à la compréhension des phénomènes locaux y conduisant et à la prédiction de la charge critique. L'intérêt est bien-sûr d'en déduire des améliorations de conception ou des préconisations permettant d'éviter le flambement lors de l'exploitation.

Une première modélisation numérique (EF) assez lourde a été effectuée. Bien que les résultats soient prometteurs un modèle plus simple permettant de reproduire le mode de flambement observé est recherché.

L’une des pistes envisagée consiste à modéliser la grille hétérogène par une plaque équivalente [1] pour en déterminer le mode de flambement et la charge critique. Le caractère fortement anisotrope de la grille nous incitera en particulier à se pencher sur des modèles de milieux continus généralisés [2].

Ce stage portera donc sur le développement de ce type de modèles et son application aux grilles de réacteurs en se comparant au modèle EF Existant et aux résultats expérimentaux.

Profil requis :

3ème année École d'ingénieurs ou Master de recherche, (spécialisation en Mécanique des solides, Génie Civil).

  • Discipline : Mécanique des solides et des structures

Compétences souhaitées :

Modélisation en mécanique par Elements Finis (Abaqus) – Connaissances en homogénéisation périodique – Programmation (Python) – calcul scientifique et résolution numérique – Aptitude à rédiger en Anglais

Durée : 6 mois
Période : début du stage au printemps 2018

Bibliographie :

[1] F. Pradel, Y. Meimon, A. Blacho, S. Lorgeou et H. Naderi, «A New Concept of Scallop screens for reactors of Refinning,» Oil & Gas Science and Technology, pp. 597-610, 2001. 

[2] S. Hans et C. Boutin, «Dynamics of discrete framed structures: a unified homogenized description,» Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2008.


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