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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

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Modélisation et simulation numérique de la turbulence en interaction avec une struct. mobile H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2018-7477  

Délai de traitement

3 mois

Description du poste

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Modélisation et simulation numérique de la turbulence en interaction avec une struct. mobile H/F

Sujet de stage

Vous serez amené à simuler numériquement l'interaction entre une structure simple et un écoulement monophasique turbulent.

Durée du contrat (en mois)

4-6 mois

Description de l'offre

CONTEXTE INDUSTRIEL

Le mouvement d’une structure immergée dans un fluide dense est influencé par la présence de ce fluide, et il en affecte l’écoulement en retour : on parle d’interaction fluide-structure (IFS). La prise en compte de ce couplage est indispensable pour rendre compte correctement des déplacements et efforts mis en jeu. La conception de la plupart des réacteurs nucléaires les rend particulièrement sujets à la survenue de phénomènes IFS complexes, souvent en régime turbulent voire en écoulement diphasique. Ci-dessous, on détaille deux des grandes problématiques étudiées au CEA.

Dans les REP et les futurs EPR (réacteurs de 2ème et 3ème génération équipant la quasi-totalité du parc nucléaire français), les tubes des générateurs de vapeur (GV) peuvent théoriquement présenter des vibrations excessives et incontrôlées du fait d’un couplage complexe avec l’écoulement du circuit secondaire. On parle « d’instabilité fluidélastique », un phénomène connu depuis plus de 40 ans mais aujourd’hui encore mal compris. Pour preuve, il est à l’origine de la fermeture de la centrale de San Onofre en 2012 dont certains générateurs de vapeur présentaient une usure anormale.

Dans le cas d’un RNR-Na de type ASTRID (prototype de 4ème Génération actuellement développé au CEA), le sodium dans lequel baignent les assemblages combustibles est quasiment au repos en période de fonctionnement, mais une sollicitation mécanique suffisamment importante des assemblages pourrait induire localement des écoulements turbulents, voire de la cavitation. On pense en particulier au potentiel décollement vertical d’assemblages lors d’un séisme, ou leur écartement soudain selon un mouvement dit de « gerbage ».

 

TRAVAIL ATTENDU

Durant ce stage, vous serez amené à simuler numériquement l’interaction entre une structure simple et un écoulement monophasique turbulent dans le contexte des réacteurs nucléaires. Deux configurations spécifiques ont été ciblées : l’écoulement transverse à travers un faisceau de tubes mobiles (représentant les tubes GV dans les REP) ainsi que l’écartement brutal des parois d’un canal plan hydraulique (représentant l’envol ou l’écartement d’assemblages de RNR-Na).

L’écoulement du fluide sera obtenu par résolution des équations de Navier-Stokes, et la turbulence sera modélisée selon une approche moyennée dite URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Le déplacement de la structure sera pris en compte grâce à la méthode dite ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian).

Dans chaque cas, vous produirez des résultats avec le code CAST3M (http://www-cast3m.cea.fr/), puis avec le Code_Saturne (https://www.code-saturne.org/cms/), à titre de comparaison. Vous évaluerez ensuite leur validité à l’aune de résultats expérimentaux (cas n°1) ou de théoriques (cas n°2), déjà disponibles. In fine, l’objectif est de juger de la capacité de ces outils à simuler correctement, et dans un temps raisonnable, les deux configurations d’intérêt.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Modélisation, simulation numérique, Cast3M

Profil du candidat

Ingénieur/Master avec une spécialité en Mécanique des Fluides Numérique
Bac +4/5

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France

Lieu

Route du Cyclotron, 91400 Saclay, France

Critères candidat

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Demandeur

Disponibilité du poste

01/03/2019