Contexte

La mécanique des fluides numérique, ou CFD pour Computational Fluide Dynamics, est aujourd'hui largement utilisée dans l’industrie : aéronautique, aérospatial, automobile… Dans la filière nucléaire, la CFD est utilisée pour la conception des nouveaux réacteurs nucléaires et le support aux analyses de sûreté des réacteurs existants.

Dans le cadre d’un benchmark international avec l’OCDE, un groupe d’organismes (industriels, instituts de recherche et universités) incluant le CEA va modéliser une maquette à l’échelle 1:1 d’un réacteur haute température à caloporteur gaz, réalisée par Oregon State University. Parmi les différents exercices du benchmark, l’étude CFD portera sur le mélange du gaz caloporteur en sortie du cœur du réacteur (plenum inférieur). En effet, des essais ont montrés la présence de possibles hétérogénéités thermiques qui pourraient impliquer la fatigue structurelle des futurs réacteurs de ce type. Les résultats obtenus par les différents partenaires seront alors comparés et mèneront à terme à des recommandations de conceptions.

Objectifs

L’objectif de ce stage est d’initier ce travail de modélisation et de simulation. À partir du modèle CAO fourni par nos partenaires, le développement du modèle thermo-hydraulique du plenum inférieur sera réalisé ainsi que les premiers calculs. En fonction de l’avancement du travail de stage, l’analyse physique pourra aussi être réalisé ainsi que des calculs complémentaires déjà identifiés. Ainsi, après la prise en main des outils, le programme de travail s’articulera comme suit :

- Mise en place du jeu de donnée CFD (maillage, modèles physique, sondes de post-traitement)
- Étude de convergence en maillage
- Réalisation des calculs
- Dépouillement et analyse des résultats.

Ce travail sera réalisé avec TrioCFD, le code CFD open-source du CEA. Avec la taille du maillage estimée, la simulation demandera l’utilisation des supercalculateurs du TGCC.

Mécanique des fluides, transferts thermiques, simulation numérique, sens physique. Une expérience avec l’environnement UNIX et une connaissance de l’ingénierie nucléaire seraient appréciées.