Les écoulements en conduite constituent un élément essentiel dans de nombreux procédés industriels et dans l’industrie nucléaire. Au cours de son parcours dans le circuit primaire d’un réacteur à eau pressurisée (Figure 1), le fluide mis en mouvement par une pompe rencontre différentes singularités qui causent une diminution de la pression motrice du fait des pertes par frottement. L’approche industrielle classique pour évaluer ces pertes de charge se base sur l’utilisation de corrélations, qui sont bien établies pour des écoulements monophasiques [1].

Lors de scénarios accidentels le fluide caloporteur peut cependant se vaporiser, ce qui induit la circulation simultanée de liquide et de gaz au sein du système. La caractérisation de ces régimes d’écoulement multiphasique [2], de leur dynamique [3], et de leur comportement lors de leur passage dans des singularités [4] (Figure 2) constitue un sujet d’intérêt pour la réalisation d’études de sureté et pour le développement de réacteurs innovants. 

Dans ce contexte, l’objectif de ce stage est d’étudier les propriétés d’un écoulement liquide/gaz, et en particulier la perte de charge issue de son passage dans des singularités de type rétrécissement et élargissement brusque. La méthodologie d’étude s’appuiera sur la réalisation de simulations numériques via les codes de calcul Neptune_CFD et TrioCFD. Ces codes de calcul sont développés conjointement par EDF, le CEA et l’ASNR et constituent des références dans le domaine de la CFD pour le secteur du nucléaire en France.

Le travail envisagé est le suivant :

-        Bibliographie sur les modèles de perte de charge singulière, pour des écoulements mono- et multiphasiques, identification des expériences de référence.

-        Simulation des expériences de référence afin d’évaluer a) la fidélité des modèles de perte de charge et b) la capacité prédictive des outils numériques.

-        Application à des géométries représentatives d’un réacteur compact.

Etudiant(e) de niveau bac+5 en école d'ingénieur généraliste ou Master 2 avec un goût prononcé pour la modélisation des systèmes thermohydrauliques complexes et la mécanique des fluides, qui sont des disciplines d’intérêt dans l’industrie actuelle. La connaissance du système d’exploitation Linux, de la programmation sous Python, d’un outil de simulation de CFD et d’un outil de maillage sera un plus.

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation de handicap, cet emploi est ouvert à tous et toutes. Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les salariés du CEA afin d’assurer l’intégrité et la sécurité de la nation.