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Etude expérimentale et modélisation physique d’un écoulement dans des tuyaux inclinés et de la trajectoire des jets d’eau sortants

Energie, thermique, combustion, écoulements Instrumentation Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Les circuits thermohydrauliques présents dans l’industrie nucléaire sont constitués par un réseau complexe de tuyaux horizontaux, verticaux ou inclinés.
En particulier, dans les réacteurs nucléaires, les tuyaux d’injection de sureté (IS) sont connectés au circuit primaire et destinés à y injecter l’eau froide en situation accidentelle avec différentes configurations et inclinaisons, selon le type de réacteur. L’écoulement dans le tuyau de l’IS et dans les tuyaux du circuit primaire, ainsi que l’efficacité du refroidissement du réacteur sont influencés par ces différentes configurations. La caractérisation de l’écoulement dans ces tuyaux est donc cruciale.
L’objectif de cette thèse est donc d’acquérir des nouvelles données expérimentales pour caractériser l’écoulement eau-air dans un tuyau incliné et la trajectoire du jet sortant, à pression atmosphérique. Les données expérimentales obtenues seront exploitées pour développer et/ou améliorer la modélisation des écoulements dans les tuyaux inclinés.
Cette thèse devra apporter les contributions suivantes :
• Mise en place de l'expérience et des méthodes de mesure ;
• Acquisition des données expérimentales pour différentes géométries de la section d’essais (ronde vs carré), diamètre du tuyau, rugosité, inclinaison, densité/viscosité du fluide et débit ;
• Développement des modèles physiques pour caractériser l’écoulement dans un tuyau incliné, notamment le remplissage (liquid hold-up) et la longueur de détachement ;
• Développement d’une formulation mathématique pour prédire la trajectoire du jet sortant;
• Etude de l’impact de la stratification dans le tuyau IS sur le modèle de condensation au jet de Cocci et al. ;
• Eventuellement, simulation de l’expérience avec un code CFD (ex. NEPTUNE-CFD) pour étendre la validation du code et identifier potentielles améliorations.

Laboratoire

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