Post doc : Etude numérique des transferts en milieu diphasique au
voisinage de l’anode d’un bain de production d’aluminium.
Contexte et description du système :
L'étude proposée s’inscrit dans le développement d’un procédé pour la production d’aluminium par
électrolyse en milieu sels fondus ne générant pas de gaz à effet de serre, en remplaçant les anodes
actuelles en carbone par des anodes stables « inertes » dans ce milieu (projet ANR MIMINELA). Le
système d’intérêt est un réacteur expérimental à l’échelle laboratoire équipé d’une chaine de détection
RX permettant de détecter in situ la taille, le nombre et la vitesse des bulles provenant de la réaction à
l’anode. Les bulles génèrent un panache qui influence les transferts de matière et de quantité de
mouvement à l’intérieur du réacteur et notamment à proximité des électrodes. Le but de ce travail est
de quantifier l’effet de ces phénomènes sur la performance du réacteur et la durée de vie de l’anode
en ayant une meilleure connaissance des espèces (nature et composition) près de l’anode, afin de
proposer des améliorations du système.
Plan de travail :
Les premiers mois seront consacrés à l’étude hydrodynamique du réacteur. Les valeurs du flux gazeux,
du nombre de site de nucléation et la taille des bulles proviendront des résultats expérimentaux. La
simulation de l’écoulement induit par le mouvement des bulles sera faite à l’aide de simulations
numériques de type Euler-Lagrange tenant compte du couplage entre le fluide et les bulles. Les
résultats de ce calcul (taille de panache et champ de vitesse) seront utilisés comme base de données
pour caler les modèles diphasiques utilisés dans un logiciel CFD (dont le choix est édicté par
l’utilisateur final, Rio Tinto Alcan). Cette première étape de validation de la simulation de
l’hydrodynamique du milieu sera suivie d’un couplage avec le transport d’espèces du bain vers
l’électrode. La confrontation des résultats numériques avec les mesures électrochimiques permettra de
proposer un mécanisme réactionnel des réactions ayant lieu à l’anode.
Informations supplémentaires :
Nous cherchons un(e) candidat(e) ayant une expérience sur les modèles diphasiques, mécanique des
fluides / transferts, simulation numérique. Des connaissances en électrochimie seraient un plus, mais
pas indispensables.
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Génie Chimique, Toulouse, France
Date du début du post-doc: Octobre 2015 (date flexible)
Durée : 18 mois
Contact : [email protected] , [email protected]