Thèse soutenue

Schémas de simulation d'un modèle à trois phases immiscibles pour application à l'explosion vapeur

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Auteur / Autrice : Hamza Boukili
Direction : Jean-Marc Hérard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mathématiques appliquées
Date : Soutenance le 09/03/2020
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EDF. Division Recherches et Développement. Département MFEE (Mécanique des Fluides, Energie et Environnement) - Institut de mathématiques de Marseille (I2M)
Jury : Président / Présidente : Sergey Gavrilyuk
Examinateurs / Examinatrices : Maria-Giovanna Rodio, Gloria Faccanoni, Jean-Claude Latché, Thierry Gallouët
Rapporteurs / Rapporteuses : Enrique Domingo Fernández Nieto, Jacques Sainte-Marie

Mots clés

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Résumé

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Dans ce travail, on étudie la modélisation d'écoulement à trois phases non miscibles. L'application visée est l'explosion vapeur, qui risque de se produire lorsqu'un constituant liquide (S) (métal liquide à haute température) rentre en contact avec un constituant relativement froid, qui est en général de l'eau présente sous forme liquide (L) et vapeur (V). Les principaux transferts ayant lieu sont de type dynamique (vitesse-pression) et thermodynamique (échanges de chaleur et de masse). Plus précisément, les transferts de chaleur apparaissent entre les phases S, L et V, tandis que le transfert de masse ne peut survenir qu'entre les phases L et V du constituant eau. Les applications de type explosion vapeur (EV) génèrent des ondes de choc se propageant au sein du milieu et allant impacter des structures. Il est essentiel de noter que les temps de simulation réels, et les échelles de temps, sont courts. Il s'agit donc de simuler un modèle d'EDP avec lois de fermeture, qui permette de traiter des écoulements fortement instationnaires à trois phases immiscibles, avec génération d'ondes de choc et forts transferts thermiques et de masse, et qui soit conforme au second principe de la thermodynamique. Une fois le modèle d'EDP fermé donné, l'attention est portée sur la méthode numérique d'approximation de ce modèle. Une stratégie à pas fractionnaires est mise en place, afin de permettre de traiter un à un les différents effets de relaxation inclus dans le modèle. Différents cas tests numériques ont été réalisés, afin de s'assurer des propriétés des schémas considérés, et valider la cohérence des résultats numériques avec le comportement physique attendu de l'écoulement simulé