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, notamment dans les réacteurs à eau pressurisée, est un enjeu majeur en particulier pour évaluer les risques liés au fonctionnement en régime d’ébullition nucléé. La CFD multiphasique (CMFD) permet d’effectuer des expériences numériques pour étudier cette ébullition dans des configurations variées.

Pour étudier les régimes d’écoulements diphasiques générés par l’ébullition, des outils de simulation à différentes échelles sont développés dans le service DES/ISAS/DM2S/STMF. Parmi eux, le logiciel NEPTUNE_CFD (co-développé avec les partenaires EDF, IRSN et FRAMATOME) est le code de calculs de référence pour la simulation des écoulements thermohydrauliques diphasiques en réacteurs nucléaires. Il se base sur une modélisation eulérienne/eulérienne à une seule pression (modélisation de type RANS).

Le stage porte sur la simulation d’un faisceau de tubes 5x5 qui correspond à une représentation simplifiée des gaines des crayons combustibles d’un cœur de réacteur. Plusieurs conditions opératoires sont visées, du cas chauffant monophasique (carte de température) au cas diphasique avec ébullition (détection du flux critique). Le premier objectif du stage sera de simuler explicitement les grilles de mélange munies d'ailettes présentes le long des gaines pour assurer un mélange turbulent du fluide caloporteur. Les résultats obtenus par CFD seront comparés à des mesures expérimentales. Dans un second temps, l’utilisation d’un terme source permettant la modélisation des grilles de mélange sans les simuler explicitement sera aussi étudiée.

Dernière année école d'ingénieurs/master en mécanique des fluides

• Qualités requises : Intérêt pour la simulation, sens physique et regard critique.
• Compétences : Simulation CFD, mécanique des fluides, thermohydraulique, turbulence, écoulements diphasiques.