Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Nos tutelles

Nos partenaires




Accueil > Actualités > Thèses - Habilitations à diriger des recherches

Soutenance de thèse ECL Cifre CEA-LMFA

Cong-Huan PHAN

Jeudi 9 septembre, 10h, CEA Saclay, bât 607 salle 40

Cong-Huan PHAN

Simulation d’écoulements diphasiques à faible nombre de Mach dans des domaines fermés : d’une correction par centrage de pression à une méthode originale de type compressibilité artificielle

Résumé :
Des bulles haute-pression en expansion dans un liquide se rencontrent dans plusieurs problèmes de sûreté étudiés dans l’industrie nucléaire : accidents de type Borax dans des réacteurs expérimentaux de type piscine, Accident Hypothétique de Perturbation du Cœur ou Hypothetical Core Disruptive Accident (HCDA) dans un réacteur à neutrons rapidesrefroidi au sodium. Un accident de type Borax implique une bulle haute-pression créée par l’interaction de matériaux métalliques fondus avec l’eau. Pour un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, le scénario d’un HCDA suppose que le cœur du réacteur a partiellement fondu et que le combustible fondu interagit chimiquement avec le sodium liquide pour produire une large quantité de composants gazeux.
L’expansion explosive de la bulle de gaz haute pression ainsi formée
génère des charges significatives sur l’enceinte du réacteur.

Une large gamme de nombre de Mach est observée dans un tel écoulement diphasique compressible, avec un régime bas-Mach dans le liquide mais un régime à Mach élevé dans l’autre phase. Le calcul d’écoulements à Mach élevé avec une méthode de type Godunov en formulation volumes finis centrée sur la cellule est désormais une tâche de routine. Cependant, lorsque l’on traite des écoulements bas-Mach, ces solveurs de type Godunov souffrent d’un problème de précision et d’efficacité pour lequel des remèdes ont été proposés dans la littérature.

Dans le but de de comprendre le comportement bas-Mach pour des cas avec ou sans présence d’ondes acoustiques, l’analyse numérique des schémas est tout d’abord réalisée pour des écoulements monophasiques de liquide, décrits à l’aide d’une équation d’état de type gaz raides. La correction bas-Mach de Dellacherie et al. est étendue aux écoulements liquides et il est montré que le problème de précision à faible Mach peut effectivement être résolu en centrant la pression. Cependant, l’efficacité de la simulation reste à améliorer.

Une méthode originale à 2 étapes est alors proposée : dans une première étape, une méthode de type compressibilité artificielle est mise en œuvre pour accélérer la résolution du système hyperbolique décrivant la propagation d’ondes acoustiques artificielles de faible amplitude ; dans une seconde étape, une transformation isentropique est appliquée pour prendre en compte les mécanismes de compression / détente en domaines fermés. La méthode est étendue aux maillages mobiles à l’aide d’une approche de type ALE et également étendue à un modèle diphasique à 7 équations avec l’approche Discrete Equation Method (DEM) afin de calculer des écoulements gaz-liquide bas-Mach. Elle est appliquée avec succès à un problème d’expansion bas-Mach d’une bulle dans une enceinte fermée.

Jury :
HOARAU Yannick, prof. Univ. Strasbourg, rapporteur
VINCENT Stéphane, prof. Univ. Gustave Eiffel, rapporteur
ABGRALL Rémi, prof. Université de Zürich, examinateur
PELANTI Marica, MCF ENSTA Paris, examinatrice
BECCANTINI Alberto, Ing.-Ch. CEA Saclay, co-directeur de thèse
CORRE Christophe, prof. École centrale de Lyon, directeur de thèse

Agenda

Ajouter un événement iCal