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Référence
SL-DES-24-0094
Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Calculs et expériences portant sur des écoulements MHD de métal liquide : application aux pompes électromagnétiques pour la filière sodium.
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les pompes électromagnétiques (PEM) mettent en mouvement sans contact un métal liquide conducteur de l’électricité. Elles présentent ainsi une excellente étanchéité pour les caloporteurs dans les réacteurs à neutrons rapides ou à fusion, tout en minimisant l’inventaire en déchets. Dans les PEM à induction, la force de Lorentz de pompage est issue de l’interaction entre le champ magnétique d’excitation et le courant qu’il induit dans le liquide conducteur, lequel se déplace à une vitesse relative. Ce couplage est typique de la magnétohydrodynamique (MHD).
Lorsque l’écoulement MHD devient turbulent, un verrou scientifique émerge lié à la description des couches limites turbulentes. La simulation numérique directe (DNS) permet de lever des hypothèses en se passant de modèles sous-maille pour décrire les couches limites. Le prix à payer est le temps de calcul rédhibitoire pour l’ingénieur qui veut concevoir une PEM en géométrie réelle. Le but de cette thèse est de calculer par DNS, en géométrie simplifiée, mais suffisamment représentative d’une PEM, les quantités MHD (vitesse, courant et potentiel électriques). Des calculs pourront être menés en parallèle en utilisant des modèles avec lois de fermeture, plus accessibles à l’ingénieur. L’objectif est d’établir, s’il en existe, des domaines de validité de ces lois de fermeture.
Un écoulement MHD en canal sera modélisé, laminaire ou faiblement turbulent. Le champ magnétique pourra être imposé uniforme, non-uniforme, puis glissant et/ou oscillatoire. Les simulations numériques seront validées sur un dispositif expérimental à finaliser, permettant un écoulement de galinstan (métal liquide à température ambiante) et de la vélocimétrie à ultrasons ou potentiels électriques.
Cette thèse doit permettre de mieux comprendre les écoulements MHD turbulents en canal afin d’alimenter le travail futur de modélisation des pompes électromagnétiques pour des nombres de Reynolds et Hartmann représentatifs. Ce travail ouvre des perspectives professionnelles en particulier dans les centres de recherche et les départements de R&D dans l’industrie.
Cette thèse se déroulera au SIMaP de Grenoble avec quelques séjours à Cadarache (13).
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'ingénieur (ou master recherche) généraliste ou en mécanique des fluides
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2024
Personne à contacter par le candidat
PAUMEL Kevin kevin.paumel@cea.fr
CEA
DES/DTN//LCIT
DEN/CAD/DTN/STCP/LCIT
Bâtiment 204 - Pièce 111
CEA Cadarache
13108 Saint-Paul-lez-Durance cedex
0442252046
Tuteur / Responsable de thèse
DAVOUST Laurent laurent.davoust@hmg.inpg.fr
UGA
Grenoble INP - UMR 5266 - Science et ingénierie des matériaux et des procédés (SIMAP)
SIMAP
Science et Ingénierie des MAtériaux et Procédés
1130 rue de la Piscine - BP 75 - F-38402 ST MARTIN D HERES CEDEX
0476825206
En savoir plus
https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Nos%20plateformes%20de%20recherche/Etude%20des%20m%c3%a9taux%20liquides.aspx
https://simap.grenoble-inp.fr/fr/equipes/elaboration-par-procedes-magnetiques