Chercheur postdoctoral en combustion hétérogène de l'aluminium

il y a 3 semaines

Toulouse, Occitanie, France CNRS Temps plein
Offre de recherche : Post-doctorat en combustion hétérogène de l'aluminium

La recherche en combustion hétérogène de l'aluminium est un domaine en constante évolution. L'équipe NEO du LAAS recherche un chercheur postdoctoral pour travailler sur la modélisation de la combustion de l'aluminium. Le candidat sélectionné sera chargé de mettre en œuvre des calculs physico-chimiques à plusieurs échelles pour élucider les questions clés suivantes : comment les sous-oxydes se condensent-ils sur le métal en combustion ? Sont-ils adsorbés à la surface ou convectés ? Si les sous-oxydes se condensent, quelle est leur influence sur les réactions hétérogènes de surface affectant les processus d'oxydation et de vaporisation de l'aluminium ?

Missions

Le candidat effectuera des simulations en dynamique moléculaire (DM) sur des particules d'aluminium brûlant dans différents environnements oxydants et à différentes températures. Il ou elle devra aborder les points suivants :
- Sélection des potentiels interatomiques appropriés pour la DM : Il est important de sélectionner ou de développer des champs de force réactifs (potentiels ReaxFF) capables de capturer les processus de rupture et de formation de liaisons pendant la combustion ou l'oxydation. Pour l'aluminium et son oxyde, ces potentiels doivent être adaptés pour reproduire les propriétés observées expérimentalement dans des conditions environnementales variées (température, pression, composition gazeuse).
- Introduction de conditions environnementales réalistes dans les simulations : Les interactions en phase gazeuse (par exemple, avec de l'oxygène, de l'azote, du carbone ou d'autres espèces réactives) doivent être introduites pour reproduire la combustion dans l'air ou d'autres atmosphères. Des calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pourraient être utiles pour quantifier des données thermo-cinétiques inconnues des atomes et molécules en phase gazeuse réagissant sur l'aluminium et l'alumine amorphe. Les gradients de température seront ajustés pour simuler soit l'allumage, soit la combustion à haute température.
- Analyse de la cinétique chimique :
Utiliser la DFT et les simulations DM en synergie avec des calculs de cinétique chimique pour prédire les vitesses de réaction, les mécanismes et les intermédiaires dans la réaction du combustible métallique est essentiel. Ces modèles aideront à comprendre comment l'oxydation ou la combustion de l'aluminium varie en fonction des conditions environnementales (par exemple, pression partielle d'oxygène, présence de vapeur d'eau). Ces connaissances permettront ensuite de mettre en place un schéma microcinétique chimique continu incorporant les mécanismes les plus pertinents inventoriés à l'échelle atomique. Le logiciel Cantera, déjà intégré dans les approches de simulation de combustion dans le cadre de la mécanique des fluides, sera utilisé.

Compétences requises

- Doctorat en physique ou chimie théorique
- Expérience préalable en dynamique moléculaire et potentiels réactifs (ReaxFF, logiciel LAMMPS)
- Connaissance des bases de la cinétique chimique (une expérience avec le logiciel Cantera est un plus)
- Anglais (parlé et écrit)
- Capacité à travailler en équipe
- Connaissance du système d'exploitation Linux et de certains langages de programmation courants : Python, C

Contexte de travail

Le candidat rejoindra l'équipe NEO du LAAS et sera entouré de trois chercheurs principaux : Professeur Bedat, spécialiste de la théorie des taux de réaction chimique à l'IMFT, Dr Esteve, expert en physique de l'état solide et en modélisation à l'échelle atomique, et Dr Rossi, qui a développé une expertise centrale en science et ingénierie des matériaux énergétiques à base d'aluminium. La structure d'accueil dispose d'un environnement idéal pour la mise en œuvre de calculs : facilité d'accès aux logiciels, cluster de calculs locaux et régionaux, ingénieurs et techniciens qui accompagneront le candidat dans son quotidien.

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