OFFRE DE THESE : CONTROLE PASSIF DE LA TURBULENCE A L'ENTREE D'UN CANAL TURBULENT - APPLICATION AU REFROIDISSEMENT DES AMPLIFICATEURS LASER A HAUTE ENERGIE ET H


Le LEGI en collaboration avec le laboratoire SIMAP et le SBT/LRTH cherche un.e candidat.e pour une thèse en mécanique des fluides numérique (CFD).

Les lasers Ultra Haute Intensité (UHI) connaissent actuellement un développement spectaculaire, grâce à la maitrise croissante de la technologie CPA inventée par le Prix Nobel Gérard Mourou. On peut désormais envisager des lasers multi-petawatts à haute cadence, pour autant que l’on en maitrise la thermique. En effet, si chaque impulsion laser a une énergie modeste (10 J pour un laser commercial PW aujourd’hui), leur répétition à cadence élevée génère un échauffement dans les amplificateurs, qu’il devient nécessaire d’évacuer par convection forcée. La cryogénie permet en outre d’optimiser l’homogénéité de la température dans le cristal amplificateur, ainsi que, parfois (cas des cristaux dopés Yb), d’améliorer l’efficacité du laser.

 

Dans le cas d’un amplificateur « multislab » le faisceau laser traverse les amplificateurs et l’écoulement. Il est donc crucial de connaitre et maitriser la turbulence de l’écoulement : en effet, si la turbulence permet d’améliorer le transfert d’énergie entre l’amplificateur et le fluide de refroidissement, en revanche elle pourrait dégrader la qualité du faisceau laser en en brouillant la phase.

 

Ainsi, dans cette thèse essentiellement numérique, on étudiera deux situations extrêmes : (i) la situation dans laquelle on cherche à accélérer la turbulence par des dispositifs disposés en amont des amplificateurs ; et (ii) celle où, au contraire, on cherche à retarder au maximum le déclenchement de la turbulence dans l’écoulement, en soignant particulièrement les conditions d’entrée, et éventuellement en imaginant des dispositifs passifs retardant l’apparition de la turbulence. Ces deux situations concernent deux types de refroidissement cryogénique : (i) avec de l’hélium gazeux ; (ii) avec de l’azote liquide.

 

Les simulations numériques seront basées sur la Simulation Numérique Directe (DNS en anglais) des équations de Navier Stokes. Les travaux fondamentaux menés dans le cadre de cette thèse pour améliorer le contrôle de la turbulence dans le refroidissement de lasers intenses pourront trouver d’autres applications en avionique comme dans les éoliennes ou les hydroliennes.

 

Plus d'informations concernant l'offre de thèse dans le document PDF téléchargeable.

 

Date limite de réception des candidatures : 1er juillet 2020

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Sedat Tardu (LEGI)


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Control of turbulence in rectangular pipe flows: application to the cooling of Ultra High Intensity laser amplifiers.
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