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Méthodes numériques pour la simulation d’écoulements diphasiques avec prise en compte des singularités

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

Résumé du sujet

Pour les calculs de sûreté nucléaire ainsi que pour la conception de nouveaux réacteurs, il est nécessaire de simuler précisément les écoulements diphasiques. Le logiciel du CEA TrioCFD, basé sur la plateforme numérique TRUST, propose le module Front-Tracking pour étudier un écoulement diphasique en suivant précisément les interfaces entre les phases. Cette méthode est fonctionnelle et est validée dans de nombreux cas d’application. Néanmoins, elle pourrait bénéficier de développements mathématiques récents pour améliorer sa robustesse et pour prendre en compte des singularités au voisinage de l’interface. Celles-ci peuvent apparaître quand deux interfaces se rapprochent, comme c’est le cas lors de la coalescence de deux bulles, au niveau de la pointe d’un vortex ou au niveau d’une ligne triple (eau, gaz et paroi solide). Pour résoudre fidèlement les phénomènes dans ces régions, il est actuellement nécessaire de fortement raffiner le maillage autour de ces zones, ce qui peut impliquer des coûts de calcul importants. Le but de cette thèse est de proposer et de mettre en œuvre des méthodes numériques permettant d’améliorer le module de suivi d’interface du logiciel de TrioCFD. Dans un premier temps, on cherchera à améliorer la méthode actuelle en terme de robustesse. Ensuite, on s’intéressera aux méthodes alternatives au suivi d’interface. La deuxième partie du travail de thèse visera à développer le traitement des singularités de l’interface par une approche semi-analytique, appelée méthode du complément singulier. Cette approche permettrait de fortement réduire les besoins de raffinement de maillages dans les zones à problèmes.

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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