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Développement et modélisation en CFD appliqués à la thermohydraulique du stockage souterrain de gaz en cavité

Energie, thermique, combustion, écoulements Mathématiques - Analyse numérique - Simulation Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Au CEA, le LMSF propose une thèse en collaboration avec la société Storengy spécialiste mondial du stockage souterrain de gaz naturel dans les cavités salines. Des mesures réalisées en cavité montrent que le gaz est en mouvement convectif dans la partie supérieure de la cavité et qu’il n’est pas forcément en équilibre thermodynamique avec la saumure en fond de cavité, ce qui conduit à des phénomènes de stratification du gaz. Les différents régimes d’écoulement (convectifs ou non) vont fortement influencer d’une part les échanges de matière entre le gaz et la saumure et donc l’évolution de la composition (en eau et autres composants) du gaz en sortie de la cavité et d’autre part les échanges thermiques entre le gaz et le massif rocheux. Dans ce contexte, des outils de prédiction basés sur la CFD (Computational Fluid Dynamics) sont fortement bénéfiques pour la compréhension de ces phénomènes et contribueront à une meilleure interprétation des mesures physiques faites en cavité, à l’amélioration du design des installations de surface et au suivi des stockages, en particulier pour le stockage d’hydrogène. Dans ce projet de thèse, l’objectif est de développer une modélisation thermohydraulique sur la base du modèle TrioCFD du stockage de gaz dans des cavités de forme réaliste et en conditions d’opération des cavités (phases d’injection et de soutirage). Pour ce faire, le fonctionnement d’une cavité saline de stockage sera modélisé, dans un premier temps, en géométrie réelle et en monophasique puis en diphasique en prenant en compte les échanges de matière entre la saumure et le gaz dans la cavité.

Laboratoire

Département de Modélisation des Systèmes et Structures
Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides
Laboratoire de Modélisation et Simulation en mécanique des Fluides
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