STAGIAIRE ENTRAINEMENT DE GAZ H/F

Thermohydraulique et mécanique des fluides

Intitulé de l'offre

Sujet de stage

La circulation au sein des réacteurs nucléaires rapides refroidis au sodium est réalisée grâce à une pompe immergée dans du sodium liquide. Sous certaines conditions, des vortex de fluides peuvent s'établir et se développer jusqu'à former des bulles du gaz inerte se trouvant sur la surface libre du sodium liquide et, qui, si elles sont aspirées par la pompe, pourraient fortement l'endommager. Ce phénomène d'entraînement de gaz est cependant difficile à prédire et les paramètres influençant son occurrence sont encore mal connus. Les outils de simulation en mécanique des fluides et notamment des écoulements à surface libre, pourraient aider à mieux comprendre le phénomène et identifier les paramètres qui régissent son apparition.

Durée du contrat (en mois)

Description de l'offre

Dans le cadre de ce stage, l’exploration du phénomène d’entraînement de gaz dans un écoulement incompressible à surface libre sera menée avec le module de suivi d’interface du code TrioCFD. Des simulations préliminaires ont été déjà menées et ont permis d’identifier quelques paramètres pertinents, comme la turbulence fluide, le débit de circulation et la taille de maille, dans la prediction des vortex et des « fossettes » à l’interface liquide/gaz. Cependant, l’entraînement de gaz n’a pu être capturé dans ces simulations. L’objectif de ce stage est de rechercher des solutions CFD permettant de capturer ce phénomène d’entraînement de gaz dans les écoulements à surface libre. Il s'agira d’étudier l'impact de paramètres physiques (e.g. débit, tension de surface, hauteur de l’interface), géométriques (e.g. obstacles, fente) et numériques (e.g. maillage, schéma de convection, diffusion) pour améliorer la prédiction de ce phénomène en identifiant les paramètres-clé menant à sa formation spontanée.

Les étapes proposées dans ce stage sont :

1. Revue bibliographique : Faire une synthèse des différentes techniques de modélisation des écoulements diphasiques avec surface libre, en se concentrant sur les méthodes de suivi et de capture d’interface et les modèles de turbulence (RANS, LES).
2. Utilisation des différents schémas numériques d’advection et de diffusion : Évaluer l'impact des schémas numériques de TrioCFD (advection et diffusion) sur la capture des vortex et des gradients à l'interface.
3. Choix de la stratégie de maillage : Explorer les différentes stratégies de maillage tout en maintenant un nombre de mailles raisonnable et analyser la possibilité de prédire l’entraînement de gaz sans nécessiter un maillage fin sur l’ensemble du domaine.
4. Modélisation simplifiée de l’entraînement de gaz : Implémenter des modèles empiriques d’entraînement de gaz basés sur des corrélations issues de la littérature et les coupler à la simulation diphasique et évaluer leur efficacité à reproduire le phénomène de l’entraînement de gaz.
5. Analyse des résultats et validation : Comparer les résultats numériques obtenus avec des données expérimentales fournies ou issues de la littérature et évaluer la pertinence des solutions proposées en termes de précision, coût de calcul et capacité à prédire l’entraînement de gaz.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Profil du candidat

De votre côté, vous cherchez une entreprise :

• Qui développe vos compétences et construit votre parcours professionnel
• Qui prône la mixité et la diversité
• Qui est acteur majeur de la recherche dans le nucléaire

Le CEA est un acteur engagé dans l’accueil, l’insertion et le maintien dans l’emploi des salariés en situation de handicap. Ainsi, si vous le souhaitez, vous pouvez également joindre tous documents justifiants de votre situation de handicap (RQTH, carte mobilité inclusion, pension d’invalidité, etc).

Compétences requises ou souhaitées

• Modélisation CFD diphasique
• Modèles de turbulence et techniques de suivi d’interface
• Schémas numériques d’advection et de diffusion

Localisation du poste

Critères candidat

• Français (Courant)
• Anglais (Intermédiaire)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Mécanique des fluides, simulation numérique ou modélisation des écoulements multiphasiques.

Possibilité de poursuite en thèse

Demandeur

Disponibilité du poste

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales : La conscience des responsabilités, La coopération, La curiosité.

Référence

2024-34027

Description de l'unité

Au CEA, le LMSF (Laboratoire de Modélisation et de Simulation en mécanique des Fluides) développe des modèles physiques et des outils logiciels essentiels pour la simulation à l'échelle locale de la thermohydraulique et de la mécanique des fluides, répondant aux besoins des réacteurs nucléaires ainsi qu'à celles d'autres technologies bas-carbone. Il contribue notamment au développement des codes de calcul en mécanique des fluides, comme TrioCFD. Ce code est un logiciel open-source C++ de dynamique des fluides numériques (CFD - Computational Fluid Dynamics) développé par le CEA depuis 1995. Il est dédié à la simulation des écoulements complexes (instationnaires, incompressibles ou faiblement compressibles) pour les applications nucléaires. Un module de suivi explicite d'interfaces (Front Tracking) permet aussi la simulation d'écoulements diphasiques à l'échelle locale.