Thèse soutenue

Modélisation numérique d'un limiteur de débit en cuve de réacteur à eau pressurisée à l'aide d'une approche de type frontière immergée
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Auteur / Autrice : Georis Billo
Direction : Pierre SagautMichel Belliard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides
Date : Soutenance le 20/07/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence) - Laboratoire d'études et de modélisations des systèmes LEMS (CEA Cadarache)
Jury : Président / Présidente : Cédric Galusinski
Examinateurs / Examinatrices : Barbara Bigot
Rapporteurs / Rapporteuses : Lisl Weynans, Stéphane Vincent

Résumé

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Dans le cadre du développement de nouveaux systèmes passifs de sûreté pour les réacteurs nucléaires à eau pressurisée, les simulations numériques d’écoulements diphasiques turbulents autour de géométries complexes sont des outils privilégiés pour modéliser, évaluer et optimiser de nouvelles formes ou de nouveaux designs. Afin de satisfaire les exigences de l’industrie, les outils de mécanique des fluides numérique doivent être le plus rapide, robuste et précis possible. Les contraintes susmentionnées tendent à écarter une approche de type “bodyfitted”. Nous avons en effet choisi une approche de type domaine fictif pour traiter ce problème. Plus précisément, l’outil développé résout les équations de Navier-Stokes pour un mélange équivalent dilatable à l’aide d’un schéma de projection, d’une méthode de frontière immergée appelée penalized direct forcing adaptée à des obstacles infiniment fins et à une formulation éléments finis. Pour imposer des conditions limites immergées, deux variantes ont été étudiées : la première consiste à directement utiliser la vitesse de l’obstacle comme valeur Dirichlet et la seconde à interpoler linéairement le champ de vitesse en proche paroi. Plusieurs méthodes d’interpolation ont été développées. Deux autres problèmes clés, en simulation numérique, sont la vérification et la validation. Dans un premier temps, des cas tests académiques ont été utilisés pour mener des études de convergence. L’ordre 2 est atteint en espace lorsque l’interpolation linéaire est utilisée. Ensuite, des cas quasi-industriels (dont un en 3D) ont été utilisés pour démontrer la capacité de notre méthode à traiter des géométries complexes