Etude d'écoulements inclinés en coeur de REP par Simulation des Grandes Echelles (LES) H/F
Le stage porte sur un travail de simulation CFD en LES avec le code TrioCFD de configurations d'écoulements inclinés au sein de faisceaux de tubes représentant des assemblages de combustible nucléaire.
Il sera nécessaire de simuler des configurations expérimentales (essais EOLE) afin de valider la méthodologie de calcul, puis d'étendre la méthode à des configurations infinies en utilisant des conditions de périodicité.
La finalité est de valider une méthode de calcul permettant de fournir des points de validation pour les modèles de pertes de charge 3D utilisés dans les codes de sûreté. On appelle cette approche la remontée d'échelles.
Si le temps le permet, les mesures effectuées sur l'installation expérimentale du service METERO-V pourront être utilisées pour valider la méthode ainsi développée sur les essais EOLE.
Un fort goût pour la recherche est attendu chez les candidat.e.s
Contexte
Ce stage s’inscrit dans le contexte des études thermohydrauliques de sûreté réalisées pour les réacteurs nucléaires civils. Ces dernières s’appuient sur des études probabilistes de sûreté basées sur des codes de simulation à l’échelle
système, qui reposent eux-mêmes sur l’utilisation de corrélations pour modéliser les phénomènes physiques.
On s’intéresse ici aux corrélations de pertes de charge pour un écoulement incliné au sein du cœur d’un réacteur. Du point de vue du fluide c’est un milieu encombré et anisotrope : il est composé d’assemblages de crayons cylindriques verticaux. En situation accidentelle, l’écoulement du fluide caloporteur, normalement vertical, peut devenir 3D sous l’effet des inhomogénéités de puissance ou car l’alimentation au pied du coeur est altérée. C’est pourquoi les codes système doivent bénéficier de corrélations de pertes de charge valides dans toutes les directions.
Afin de les établir et valider, on utilise à la fois des données expérimentales et des approches de simulation plus fines, comme la simulation des grandes échelles (LES). C’est ce qu’on propose de réaliser durant le stage : En utilisant le code de calcul TrioCFD des configurations d’écoulement turbulent en grappe inclinée vont être simulées. On étudiera à la fois des configurations reproduisant les essais EOLE pour se comparer aux mesures expérimentales et les configurations équivalentes en milieu infini qui serviront à établir les corrélations à l’échelle système.
Des travaux ont déjà été réalisés sur ce sujet, que le stagiaire devra s’approprier avant de pouvoir les approfondir. Le principal objectif du stage est de définir et valider une méthodologie de calcul LES permettant d’établir la perte de charge d’un écoulement incliné dans une grappe infinie. Ainsi à terme, chaque configuration calculée (définie par les angles d’inclinaison et le nombre de Reynolds) fournira un point de validation pour les modèles des codes système.
Ce stage pourra donner lieu à une poursuite en thèse au STMF/LMES sur la modélisation des transferts radiaux dans les cœurs pour les codes système, dont la modélisation des pertes de charge 3D est une part importante.
Objectifs
- Il s’agira tout d’abord de reprendre les travaux de [Bieder et al., 2015] en réalisant des simulations des essais EOLE avec TrioCFD à l’échelle LES. L’analyse des résultats obtenus et la comparaison aux résultats expérimentaux devront notamment permettre de définir une méthode adéquate pour représenter le problème en "grappe infinie" (avec conditions de périodicité).
- Les résultats obtenus seront aussi comparés avec différents modèles de pertes de charge transverses issus de la littérature.
- Si le temps le permet, une configuration expérimentale de l’installation METERO-V, actuellement en exploitation au STMF, sera aussi simulée pour valider la méthodologie de modélisation définie à partir des essais EOLE.
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