ENSTA, établissement d’enseignement supérieur et de recherche sous tutelle du ministère des Armées, développe des activités de formation, de recherche et d’innovation dans les domaines de la défense et de la sécurité, des transports, de l'énergie, des activités maritimes, du numérique et de la santé.

L’école, présente sur deux campus, à Paris-Saclay et à Brest, est membre de l’Institut Polytechnique de Paris. Classée dans le Top 10 des meilleures écoles d’ingénieurs en France, elle a pour mission :

la formation d’élèves ingénieurs civils et militaires, de cadres et docteurs pour les secteurs public et privé,

la recherche et l’innovation de haut niveau en relation étroite avec l’industrie des grands secteurs de souveraineté au sein de 6 unités de formation et de recherche (UFR).

Le/la titulaire du poste sera affecté au sein de l’Unité de Formation et de Recherche (UFR) Mécanique. L’UFR de Mécanique a pour mission d’assurer la formation en mécanique des élèves du cursus ingénieur d’ENSTA, des élèves de masters de l’Institut Polytechnique de Paris, et la formation par la recherche d’étudiants français et étrangers au niveau master et doctorat. L’Unité développe également des activités de recherche dans le domaine de la mécanique des matériaux et des structures, de la mécanique des fluides, des vibrations et de l’acoustique. Ces activités sont réalisées grâce à un important parc expérimental de haut niveau en mécanique des solides et des fluides, tant pour l’enseignement que la recherche. Sur le campus de Brest, l’UFR de Mécanique compte une cinquantaine d’enseignants chercheurs, une cinquantaine de doctorants/post-doctorants ainsi qu’une dizaine de personnels techniques (ingénieurs, techniciens). Les activités de recherche des membres de l’UFR de Mécanique du site de Brest sont menées au sein de l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL, CNRS UMR 6027, www.irdl.fr). La personne recrutée travaillera en étroite collaboration avec les enseignants-chercheurs de l’ENSTA, pôle thématique de recherche « Structure Interaction Fluide (StIF) » de l’IRDL.

Le recrutement s’inscrit dans le projet MULTIRIM, qui vise à développer des solutions innovantes en propulsion marine. Les propulseurs marins à entraînement circonférentiel constituent une alternative aux hélices classiques marines, en présentant plusieurs avantages : manoeuvrabilité, compacité, discrétion acoustique, amélioration de la traînée de la carène par l’absence de ligne d’arbre. Cependant, la présence d’une tuyère embarquant le moteur électrique d’entraînement pénalise le rendement. Une piste d’amélioration est d’adopter un propulseur à plusieurs étages à l’instar des moteurs d’avion, afin de regagner environ vingt points de rendement. La configuration même de l’entraînement extérieur, sans arbre, supprime la complexité mécanique rencontrée sur les hélices contrarotatives classiques.

Or, il existe très peu de bancs d’essai pour les propulseurs à entraînement circonférentiel, pour une seule hélice, ainsi que très peu de données expérimentales de référence. Les difficultés sont de deux ordres. Du point de vue fonctionnement, le refroidissement du moteur électrique nécessite des échanges thermiques, et la liaison rotor/stator est assurée par un palier hydrodynamique. La mise ne eau dans une veine hydrodynamique est ainsi obligatoire. Par ailleurs, l’absence d’arbre d’entraînement empêche une mesure aisée du couple d’entraînement, valeur requise pour déterminer le rendement global du propulseur.

Intégrer plusieurs étages propulsifs au sein d’un même propulseur au sein d’un banc d’essai expérimental n’a jamais été proposé au niveau international. Cependant, le mode de fonctionnement de l’entraînement circonférentiel le permet aisément.

Disposer de résultats expérimentaux de référence, tant pour les efforts globaux que pour l’écoulement (champ de vitesse, de pression) présente un intérêt fort pour la communauté scientifique. En particulier, l'écoulement fortement tourbillonnaire, la présence d'éléments tournants rendent la simulation numérique particulièrement difficile et des résultats de référence permettront de valider les modèles numériques.

Aussi, le premier objectif de ce projet est de développer un banc d’essais modulaire, afin de tester plusieurs configurations d’hélices, de vitesses d’entraînement différenciées, de formes de tuyère, et évaluer précisément le rendement global. D’autre part, le principe des moteurs à plusieurs étages est de récupérer la puissance perdue par le premier étage, en redressant l’écoulement, un propulseur idéal accélérant l’écoulement uniquement de manière axiale. Un second objectif du projet consiste à caractériser cette récupération d’énergie opérée par les étages supérieurs.

Le projet associe les compétences en modélisation de machines électriques de l’IRENav et les compétences en modélisation hydrodynamique de l’ENSTA-IRDL (UMR CNRS 6027) et de l’IRENav. L’ENSTA met par ailleurs à disposition sa veine aérodynamique dédiée aux applications marines, et l’instrumentation associée. Ce projet s’inscrit dans un projet plus vaste financé par l’Agence Innovation Défense (Projet AID RD-PROP), visant à proposer des méthodologies de modélisation et de conception de propulseurs électriques navals intégrés à entrainement circonférentiel. La personne recrutée sera intégrée dans une équipe pluridisciplinaire de 3 enseignants-chercheurs, 1 doctorante et 2 post-doctorantes.

Missions / Activités principales

La personne recrutée prendra en charge la conception et le test d’un banc d’essai multi-étages pour propulseur à entraînement circonférentiel, pour usage en veine aérodynamique. La caractérisation du rendement du propulseur sera réalisée par mesure directe des efforts, et mesure indirecte de la vorticité résiduelle dans le sillage aval à l’aide de mesures non intrusives du champ de vitesse (méthode PIV).

La personne recrutée sera amenée à produire des rapports et présentations techniques, mettre en œuvre des essais (étalonnage, mesure d’efforts, velocimétrie laser), et travailler de manière collaborative avec l’ensemble des partenaires du projet RD-PROP.

Requirements

Connaissances :

Vous disposez des compétences suivantes :

Formation supérieure en mécanique des fluides, énergétique, mécanique, génie maritime ou domaine équivalent.

Solides connaissances en mécanique des fluides et en hydrodynamique navale.

Compétences en traitement, analyse et visualisation de données scientifiques.

Autonomie, rigueur scientifique, capacité à travailler en équipe et à conduire des campagnes d'essais.

Compétences en programmation scientifique, type Python ou Matlab.

Bon niveau d'anglais scientifique.

Les compétences suivantes seraient appréciées :

Compétences en conception mécanique.

Expérience en expérimentation en mécanique des fluides.

Logiciels :

Rhinoceros 3D, CATIA ou Solidworks

Paraview, Tecplot

Savoir-faire:

Savoir planifier son temps et s’organiser

Savoir rechercher l’information

Compétences rédactionnelles de rapports techniques

Appréhender des systèmes inconnus

Savoir-être:

Autonomie

Sens du travail en équipe

Force de proposition

Créatif

Flexibilité et adaptabilité