Contexte

La mécanique des fluides numérique, ou CFD pour Computational Fluide Dynamics, est aujourd'hui largement utilisée dans l’industrie. La CFD diphasique, elle, est actuellement un sujet en plein essor autant sur les applications (sûreté nucléaire en cas d’ébullition, refroidissement de supercalculateurs ou de moteur fusée) que sur la R&D pour améliorer la modélisation et les codes de simulation. En effet, contrairement à la CFD monophasique où la compréhension physique est assez mature, de par son côté multi-échelle et multi-physique, la CFD diphasique nécessite un nombre plus conséquent de modèles de fermeture. Ces modèles ont besoin à la fois d’être développés et validés. Cela passe bien souvent par l’utilisation de données expérimentales.

Dans ce cadre, un partenariat entre le CEA et le Jožef Stefan Institute (JSI) en Slovénie a été mis en place et une campagne expérimentale se réalise sur un canal annulaire bouillant (cf. photo) utilisant du fréon. Outre la bonne qualité des instrumentations, l’originalité de ce dispositif tient en deux aspects : le contrôle de l’ébullition par la température et non la puissance, ce qui est rare dans la communauté, et la possibilité d’incliner le canal, ce qui permet de comprendre les différentes forces contribuant à la dynamique diphasique en changeant la direction de la gravité.

Objectifs

Après des précédents travaux qui ont permis de mettre en place la simulation de ce dispositif avec TrioCFD, le code CFD open-source du CEA, ce stage vise à poursuivre ces travaux sur un aspect plus physique. Après une phase de prise en main de simulation et de la physique, l’étudiant travaillera à comprendre l’impact des différents modèles diphasique utilisé en comparant les résultats avec celles des données expérimentales du JSI accessible à date. Les questions scientifiques d'intérêt sont, entre autres, l'effet des faibles débits sur l'ébullition ou les besoins spécifiques aux écoulements horizontaux. Ce travail contribuera ainsi à la validation et à l’amélioration de modèles dans le code. Ainsi, le programme de travail s’articulera comme suit :

• Prise en main


• Calcul et analyse physique


• Exploitation : recommandation, améliorations de modèles

Étudiant(e) en dernière année d’école d’ingénieur ou en Master 2 en mécanique des fluides ou transfert thermique.