Analyse des écoulements fortement concentrés en bulles par simulations numériques à interfaces [...]
Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Analyse des écoulements fortement concentrés en bulles par simulations numériques à interfaces résolues
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Pour évaluer la sûreté des installations industrielles, le CEA développe, valide et utilise des outils de simulation en thermohydraulique. Il s'intéresse en particulier à la modélisation des écoulements diphasiques par différentes approches de la plus fine à la plus intégrale. Afin de mieux comprendre les écoulements diphasiques, le Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides (STMF) travaille à la mise en place d'une démarche multiéchelle où la simulation fine (DNS, Simulation Numérique Directe diphasique) est utilisée comme « expérience numérique » pour produire des données de référence. Ces données sont ensuite moyennées pour être comparées aux modèles utilisés à plus grande échelle. Cette démarche est appliquée aux écoulements haute‑pression où le régime à bulles est conservé même à des taux de vide très élevés. Le Laboratoire de Développement aux Echelles Locales (LDEL) du STMF a développé une méthode de DNS (Front‑Tracking) implémentée dans son code Open‑Source de thermo‑hydraulique : TRUST/TrioCFD (1) (code orienté objet, C++). Lors de plusieurs thèses, elle a permis de réaliser des simulations massivement parallèles pour décrire finement les interfaces sans recourir à des modèles, par exemple dans des groupes de bulles (appelés essaims) (2)(3)(4). Actuellement appliquée aux écoulements diphasiques à bulles peu concentrés (fraction volumique inférieure à 12 %), l’objectif de cette thèse sera d'évaluer et utiliser la méthode à plus fort taux de vide. Des simulations HPC de référence d’essaims de bulles seront menées sur des supercalculateurs nationaux jusqu’à des taux de présence de gaz de 40 %. La qualité des résultats sera évaluée avant d'extraire des modèles physiques d’interactions de bulles dans ces conditions. L’objectif de ces modèles est de retrouver la dynamique globale de l’essaim de bulles à des résolutions beaucoup plus faibles, et ainsi permettre d'étudier des systèmes plus gros et en déséquilibre (forçage externe de génération de turbulence imposée, gradient de vitesse moyenne imposé, …). Ce travail s'inscrit dans un projet ANR, en collaboration avec l'IMFT et le LMFL en parallèle de 2 autres thèses dont une expérimentale au LMFL avec lesquelles il y aura de fortes interactions. Il inclut des aspects numériques (validation), des développements informatiques (C++), ainsi qu'une analyse physique des écoulements obtenus. L’étudiant sera accueilli au LDEL au sein d’un groupe de chercheurs et de nombreux doctorants. En collaboration avec le monde académique, il publiera ses travaux et participera à des conférences internationales.
Université / école doctorale
Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés (MEGEP)INP Toulouse
Site
Saclay
Formation recommandée
Diplôme ingénieur ou Master
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
BOIS Guillaume CEADES/DM2S/STMF/LMSFCEA SaclayDES/ISAS/DM2S/STMF/LDELBatiment 451 - Point Courrier 4391191 GIF‑SUR‑YVETTE Cédex - France
Tuteur / Responsable de thèse
Legendre Dominique Institut de Mécanique des Fluides de ToulouseRue Camille Soula31 400 Toulouse05 34 32 28 18