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Cavitation-induced erosion poses a major challenge to the durability and reliability of hydroelectric systems, where the collapse of steam bubbles generates highly localized pressure loads capable of progressively damaging turbine components. In cavitating flows, complex bubble structures form, interact, and collapse collectively, producing micro-jets, shock waves, and acoustic emissions that lead to local plastic deformation and low-cycle fatigue of materials. Despite significant progress in fluid mechanics and bubble dynamics, it remains difficult to quantitatively link cavitation activity to material erosion, particularly under conditions representative of hydroelectric turbines. The development of reliable predictive tools to diagnose cavitation aggressiveness and anticipate erosion therefore remains a key scientific and industrial challenge.

I am seeking a doctoral student to join my research group in the Department of Mechanical Engineering at Polytechnique Montréal to work on a research project focused on modeling and quantifying the intensity and aggressiveness of cavitation. The project will combine high-fidelity numerical simulations of compressible multiphase flows with experimental data from our collaborators to analyze the dynamics of cavitation structures, their acoustic emissions, and the material response. The student will develop physically grounded descriptors of cavitation, utilize advanced data processing techniques (e.g., POD), and contribute to the development of a reduced-order erosion model integrating physical, stochastic, and machine learning approaches. This project offers a unique training environment at the interface of fluid mechanics, numerical modelling, and data analysis, utilizing high-performance computing resources.

The successful candidate has: 

• A strong academic background in fluid dynamics and numerical modelling.

• A university degree in mechanical engineering, aerospace engineering, chemical engineering, or a related discipline.

• Programming experience, preferably in Fortran or C/C++, related to numerical modelling.

• A proactive, team-oriented and curiosity-driven work attitude.

• An affinity for fluid mechanics, numerical modelling and scientific computing.

• Excellent written and verbal communication skills in English and French.

This project is also suitable for a recent bachelor graduate to start at the research master (M.A.Sc) level and transition into the PhD program.

The successful candidate will commence their studies latest by May 2027.

L’érosion induite par la cavitation constitue un enjeu majeur pour la durabilité et la fiabilité des systèmes hydroélectriques, où l’effondrement de bulles de vapeur génère des charges de pression très localisées capables d’endommager progressivement les composants des turbines. Dans les écoulements cavitants, des structures de bulles complexes se forment, interagissent et s’effondrent de manière collective, produisant des micro-jets, des ondes de choc et des émissions acoustiques qui entraînent une déformation plastique locale et une fatigue oligocyclique des matériaux. Malgré des avancées importantes en mécanique des fluides et en dynamique des bulles, il demeure difficile de relier quantitativement l’activité de cavitation à l’érosion des matériaux, en particulier dans des conditions représentatives des turbines hydroélectriques. Le développement d’outils prédictifs fiables permettant de diagnostiquer l’agressivité de la cavitation et d’anticiper l’érosion reste donc un défi scientifique et industriel de premier plan.

Je suis à la recherche d’une personne étudiante au doctorat pour rejoindre mon groupe de recherche au sein du département de génie mécanique de Polytechnique Montréal et travailler sur un projet de recherche portant sur la modélisation et la quantification de l’intensité et de l’agressivité de la cavitation. Le projet combinera des simulations numériques haute fidélité d’écoulements polyphasiques compressibles et les données expérimentales de nos collaborateurs, afin d’analyser la dynamique des structures de cavitation, leurs émissions acoustiques et la réponse des matériaux. La personne étudiante développera des descripteurs physiquement fondés de la cavitation, exploitera des techniques avancées de traitement de données (p. ex. POD) et contribuera à l’élaboration d’un modèle d’érosion à ordre réduit intégrant des approches physiques, stochastiques et d’apprentissage automatique. Ce projet offre un environnement de formation unique à l’interface entre mécanique des fluides, modélisation numérique et analyse de données en utilisant des ressources de calcul haute performance.

La personne candidate retenu a :

• Un diplôme universitaire en génie mécanique, en génie aérospatial, en génie chimique ou dans une discipline connexe.

• De solides expériences en dynamique des fluides et des solides, en thermodynamique et en modélisation numérique.

• Une attitude de travail proactive, axée sur le travail d'équipe et la créativité.

• Expérience de la programmation, de préférence en Fortran ou C/C++, dans le domaine de la modélisation numérique.

• Excellentes compétences en communication écrite et orale en anglais et en français.

Ce projet convient également à une personne diplômée récent d'une formation de premier cycle qui souhaite commencer par une maîtrise de recherche (M.Sc.A) avant d'intégrer un programme de doctorat.

La personne sélectionnée commencera ses études au plus tard en mai 2027.