La dynamique des écoulements bouillants est un sujet de recherche actif depuis de nombreuses années, tant d’un point de vue théorique que pratique. Les besoins industriels sont très variés, de la génération de vapeur pour la production d’électricité au refroidissement de composants électroniques. Le développement des moyens informatiques des dernières années permet d’explorer ce type d’écoulements complexes au moyen de simulation numérique.

Dans ce contexte, le CEA mène des activités de recherche sur la modélisation des écoulements diphasiques. Afin de mener à bien ces simulations numériques, un nouveau formalisme a été introduit dans TrioCFD sur la base d’une approche eulérienne permettant de simuler la présence de N phases, chacune contrôlée par trois équations de conservation (masse, quantité de mouvement et énergie). Ce formalisme s’appuie sur des méthodes numériques novatrices développées en interne, avec notamment un modèle généralisant les schémas classiques de type MAC sur des polyèdres quelconques.  Suite au développement de ce formalisme, une étape nécessaire est la validation du code de calcul. C’est dans ce contexte que le stage se déroule.  Le travail de stage portera sur la modélisation et la simulation d’expériences d’écoulements bouillants d’eau ou de fréon. L’objectif est de valider l’implémentation des modèles de fermeture des équations de quantité de mouvement et d’énergie. Un jeu de modèles est déjà disponible et a été confronté à de premiers essais d’écoulements bouillants à haute pression sur une géométrie simple (tube rond ou canal carré). Des données expérimentales sont disponibles afin de valider cette modélisation dans diverses conditions.

Le travail consistera à mettre en place des fiches de validation au format jupyter qui permettent de produire automatiquement un rapport de validation sur les expériences considérées (basse pression). Différents niveaux de maillage et différents modèles peuvent ainsi être automatiquement testés. En fonction de l’avancement du stage, de nouveaux modèles pourront être ajoutés dans le logiciel afin d’enrichir la gamme de modèles disponibles. Une analyse physique critique sera produite afin de comprendre dans le détail l’influence de chaque modèle. Cette analyse aura pour but de guider l’utilisateur souhaitant faire de la modélisation.

Le sujet offre une occasion unique de confronter la physique des écoulements diphasiques bouillants et les contraintes numériques de modélisation. Notre laboratoire organise un benchmark international sur la modélisation de l’ébullition avec les approches RANS. Ce benchmark est le premier d’une telle ampleur et a regroupé tous les meilleurs laboratoires du monde sur le domaine. Le laboratoire entretient de nombreuses activités sur la modélisation diphasique et ce stage s’intègre pleinement dans les travaux de l’équipe, assurant un environnement riche et stimulant.

• Master 2 (université ou école d'ingénieur)


• Formation en mécanique des fluides avec connaissance du calcul scientifique


• Intérêt pour la simulation, sens physique et regard critique.


• Rigueur et organisation


• Les connaissances et compétences suivantes seraient un plus, mais non bloquante :
  
  
  
  • turbulence et écoulements diphasiques
  
  
  • programmation python, C++
  
  
  • environnement unix