Contexte
Les générateurs de vapeur (GV) des centrales nucléaires sont composés de faisceaux de tubes soumis à des écoulements diphasiques eau-vapeur. Les forces exercées par le fluide sur les tubes peuvent provoquer leur usure, fatigue, voire leur rupture. La compréhension de ces mécanismes dans des conditions réelles nécessiterait la réalisation d'expériences avec une instrumentation spécifiquement conçue pour l'eau-vapeur. À ce jour, une telle instrumentation n'est pas opérationnelle. En conséquence, la R&D dédiée à ces études repose sur des essais en maquettes analytiques, réalisés avec des fluides simulants tels que l'eau-fréon ou l'eau-air. C'est notamment le cas de la maquette TREFLE, hébergée à l'IRSN.

La simulation numérique offre la possibilité d'accéder à des paramètres d'intérêt inaccessibles ou non directement observables lors des expérimentations et permettrait à terme des études numériques liées aux écoulements en eau-vapeur. En raison de la complexité des phénomènes en jeu et de la taille des systèmes impliqués, l'utilisation de modèles moyennés est nécessaire pour reproduire les divers types d'écoulements présents dans les GV. Les modèles numériques capables de simuler toutes ces topologies d'écoulements sont dits « tous régimes ».

Objectifs
L'objectif du stage est de réaliser des simulations de l'expérience TREFLE via le logiciel NEPTUNE_CFD afin de les comparer aux résultats expérimentaux. L'un des principaux enjeux de cette démarche est d'utiliser et de comparer le modèle "Tous-régimes" développé au CEA avec d'autres modèles disponibles dans NEPTUNE_CFD. Le modèle "Tous-régimes" du CEA, nommé TRITON, se base sur une modélisation à deux fluides-trois champs, intégrant un champ gaz dit dispersé modélisant de petites bulles sphériques, un champ gaz hybride mêlant une modélisation dispersée et une modélisation dite continue de bulles déformées et un champ liquide.

Ce travail se déroulera en 3 étapes :

• Familiarisation avec les modèles diphasiques de NEPTUNE_CFD sur des configurations simples. Cette phase permettra de les comprendre, d'identifier leurs limites et de discuter des modélisations à évaluer pour la simulation de TREFLE.

• Validation des stratégies de maillage pour la configuration TREFLE en régime monophasique avant de passer à la modélisation diphasique. Cette validation est essentielle pour garantir la précision et l’interprétabilité des résultats.

• Simulations des essais TREFLE réalisées en utilisant des modèles diphasiques de complexité croissante, qui seront identifiés en collaboration avec l'étudiant. L'objectif de cette dernière étape sera d'analyser les avantages et les limitations des différentes modélisations, en vue d'identifier des opportunités d'amélioration.

• 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