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Title: Analyse de sensibilité de simulations d’écoulements bouillants à l’aide de NEPTUNE-CFD par comparaison à une base de donnée expérimentale.
Date: 2020-10-26 10:17
Slug: job_ef5463d7b8e20a6f9d85dd17fabf8366
Category: job
Authors: BOIS Guillaume
Email: guillaume.bois@cea.fr
Job_Type: Stage
Tags: stage
Template: job_offer
Job_Location: CEA Saclay
Job_Duration: 6 mois
Job_Website:
Job_Employer: CEA Saclay
Expiration_Date: 2021-01-31
Attachment: job_ef5463d7b8e20a6f9d85dd17fabf8366_attachment.pdf
La mécanique des fluides numérique (CFD) est aujourd’hui un outil indispensable dans l’élaboration,
la conception, la validation et l’étude de dispositifs industriels. L’étude des écoulements diphasiques
dans les systèmes d’échange de chaleur (refroidissement de batterie, réacteurs à eau pressurisée, pile
à combustible) est un enjeu majeur en particulier pour évaluer les risques liés au fonctionnement en
régime bouillant. La CFD multiphasique (CMFD) permet d’effectuer des expériences numériques
pour étudier cette ébullition dans des configurations variées en amont ou en complément d’études
expérimentales.
Pour étudier les régimes d’écoulements diphasiques générés par l’ébullition, des outils de simulation
à différentes échelles sont développés dans le service DEN/DANS/DM2S/STMF. Parmi eux, le
code NEPTUNE-CFD [3] (co-développé avec les partenaires EDF, IRSN et FRAMATOME) permet
de simuler un écoulement diphasique à l’échelle locale moyennée en temps (modélisation de type
RANS) [4]. De nombreux modèles sont nécessaires pour représenter la turbulence, la topologie de
l’écoulement, les transferts thermiques aux interfaces et en paroi, etc. Afin d’étendre le domaine d’étude
des codes de CMFD, il est nécessaire de les valider au moyen d’expériences.
L’objectif du projet proposé est d’étudier le comportement des modèles locaux de NEPTUNECFD
appliqués à des écoulements bouillants en tube, dans le cadre de simulations de l’expérience
DEBORA [2] conduite au CEA. Nous disposons d’un ensemble de conditions expérimentales pour
étudier d’une part les capacités de prédiction du jeu de modèles actuels, et d’autre part pour tenter
de déterminer les modèles les plus influents dans les conditions où le code est mis en défaut et où les
écarts simulation/expérience sont les plus important.
Durant le stage, le travail consistera à utiliser le logiciel Uranie [1] (plateforme développée au
STMF pour la supervision de code et les études de propagation d’incertitudes) afin d’automatiser le
lancement de calcul (200 simulations) sur un supercalculateur. Un premier stage a permis de mettre
en place les procédures de calcul et des outils d’analyse. Il a également permis de mettre en évidence
les conditions d’écoulement les plus difficiles à reproduire et les modèles à étudier. Le présent stage
permettra d’explorer la sensibilité des modèles actuels de NeptuneCFD (modèle de recondensation, de
partitionnement de flux en paroi) et éventuellement de nouveaux modèles à implémenter. De nouveaux
critères d’évaluation de l’écart simulation/expérience seront également testés.
Ces travaux s’inscrivent au coeur du travail de développement des outils de simulation de notre
équipe. Alliant simulation, expérience et modélisation, ils permettront d’orienter et de défendre de
futurs travaux de modélisation sur des cas de validation à effets séparés (par ex., influence de la position
transverse du maximum de taux de vide, rôle de la sous-saturation, etc.).
**Qualités requises :** Intérêt pour la simulation, sens physique et regard critique.
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