Développement d'une condition limite de couplage multi-échelles / multi-modèles

CEA; Saclay; Sur place; EUR 30 000 - 50 000; Plein temps

Résumé du poste

Une entreprise innovante recherche un candidat pour une thèse en thermohydraulique, axée sur le développement de conditions aux limites pour des simulations CFD. Ce projet vise à améliorer la précision des calculs dans des systèmes complexes, notamment dans le contexte des réacteurs nucléaires. Le candidat idéal aura une solide formation en sciences de l'ingénieur et sera motivé par les défis techniques. Cette thèse offre une opportunité unique de contribuer à des recherches de pointe dans un environnement dynamique et collaboratif, tout en développant des compétences précieuses dans le domaine de la modélisation et de la simulation.

Qualifications

• Connaissance des codes CFD et des équations de Navier-Stokes.
• Capacité à développer des conditions aux limites pour des calculs complexes.

Responsabilités

• Développer des conditions aux limites pour le couplage multi-échelles.
• Utiliser des approches unidirectionnelles et bidirectionnelles pour la modélisation.

Connaissances

Thermohydraulique

CFD (Computational Fluid Dynamics)

Modélisation

Analyse de conception

Formation

Master 2 / Bac+5

Description du poste

Description du sujet de thèse

Domaine
Sciences pour l'ingénieur

Sujets de thèse
Développement d'une condition limite de couplage multi-échelles / multi-modèles

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Dans le domaine de la thermohydraulique, les codes CFD (Computational Fluid Dynamics) font partie des outils de calcul scientifique les plus couramment utilisés pour des analyses de conception et d'évaluation de sûreté.
Les codes CFD proposent une résolution tridimensionnelle des équations de Navier-Stokes. L'approche la plus souvent retenue consiste à résoudre une formulation moyennée des équations de Navier-Stokes (Reynolds-averaged Navier-Stokes). Cette approche permet d'obtenir une résolution détaillée d'un écoulement au prix d'un nombre limité d'hypothèses (modèles de turbulence, lois de parois). La discrétisation spatiale du domaine de calcul requiert un nombre de volumes de contrôle élevé pour atteindre un bon niveau de précision. Les ressources informatiques nécessaires pour mener à bien un calcul industriel sont importantes et ne permettent pas, à l'heure actuelle, d'envisager de traiter des cas de transitoires complexes, par exemple diphasique, dans le circuit primaire complet d'un réacteur nucléaire.

Une autre approche consiste à retenir une discrétisation spatiale plus grossière pour réduire le temps de calcul. Selon les cas, les bonnes pratiques de l'approche RANS ne peuvent pas être respectées. On doit alors ajouter un certain nombre d'hypothèses pour assurer la précision du calcul qui se traduisent par l'ajout de modèles supplémentaires comme par exemple des lois de pertes de charges, des corrélations de transfert thermique, des termes de mélange, etc. Cette approche est souvent appelée approche poreuse.

Quelle que soit l'approche retenue, le système modélisé est généralement un circuit ouvert. Des conditions aux limites sont donc nécessaires afin que le système d'équation puisse être résolu.

Les méthodes de couplage multi-échelle proposent d'utiliser chaque approche là où elle est la plus indiquée. L'objectif est d'utiliser l'approche la moins coûteuse possible tout en maintenant un bon niveau de détail dans la représentation des phénomènes physiques impliqués. Les approches de couplage distinguent les méthodologies unidirectionnelles (one-way coupling) des méthodologies bidirectionnelles (two-way coupling). Dans la méthodologie unidirectionnelle, les conditions aux limites issues d'un premier calcul sont fournies à un second calcul. Il n'y a pas de rétroaction du second code vers le premier. Dans la méthodologie bidirectionnelle, les codes échangent, le plus souvent à chaque pas de temps, par l'intermédiaire des conditions aux limites qui permettent une rétroaction entre les deux codes. C'est cette dernière méthodologie qui est retenue.

Les conditions aux limites classiquement utilisées sont le plus souvent développées pour des calculs où seules des données macroscopiques sont disponibles, débit et température en entrée et pression en sortie. Dans le cas d'un couplage multi-échelle des informations plus détaillées sont disponibles, par exemple les champs de vitesse et de pression. Dans le cadre de cette thèse, on cherche à développer des conditions aux limites qui puissent exploiter toutes les informations complémentaires nécessaires afin de rendre l'interface entre les deux codes la plus transparente possible. Pour fixer les idées, on souhaiterait que, dans le cas théorique où deux instances d'un même code se partagent un domaine physique en appliquant exactement la même modélisation et discrétisation spatiale, les résultats obtenus par le couplage de ces deux instances soient identiques à celui d'une unique instance du même code calculant le domaine complet.

Université / école doctorale
Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (SMEMaG)
Paris-Saclay

Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay

Critères candidat
Formation recommandée
Master 2 / Bac+5

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
Geffray Clotaire [e-mail]
CEA
DES/DM2S/STMF/LATF
Site de Saclay - Bât. 454 P. 6
91191 Gif-sur-Yvette
01.69.08.28.06

Tuteur / Responsable de thèse
RAVERDY Bruno [e-mail]
CEA
DES/DM2S/STMF/LATF
CEA
GIF-SUR-YVETTE CEDEX
ESSONNE
91191
01 69 08 24 72

En savoir plus