Le Laboratoire d’études et de modélisation de systèmes du CEA/IRESNE à Cadarache étudie des dispositifs passifs de minimisation du débit d’eau sortant de la cuve d'un réacteur à eau pressurisée et de gestion des réserves d’eau disponibles pour les injections de sûreté, en cas d’accident de perte de réfrigérant primaire. Ces dispositifs, tels les limiteurs de débit en cuve ou les accumulateurs avancés, fonctionnent sur le principe des diodes hydrauliques, afin d’empêcher ou de retarder le dénoyage du cœur et sa possible dégradation.
Cette thèse porte sur la modélisation numérique par la méthode de Frontière Immergée (Penalized Direct Forcing, PDF) d’écoulements thermohydrauliques en régime turbulent sous diverses discrétisations spatiales. La technique d’introduction d’un terme de forçage direct dans les équations de Navier-Stokes permet de prendre en compte des obstacles dans un écoulement incompressible. Elle associe méthodes de projection et de pénalisation des vitesses. Elle conduit à un traitement naturel des conditions aux limites pour la correction de pression aux bords des obstacles. Le doctorant s’appuiera sur les acquis de deux thèses récentes dédiées à la simulation d'écoulements laminaires ou turbulents par la méthode PDF en discrétisation spatiale Éléments Finis dans un modèle scalaire de la turbulence. Il étendra ces travaux aux autres discrétisations spatiales (Volumes Éléments Finis, Volumes Différences Finies) et aux équations d’évolution de la turbulence. Il réalisera la vérification-validation de la méthodologie de calcul sur des cas-tests académiques et il appliquera la méthode à la simulation des diodes hydrauliques.
Le doctorant développera des compétences en simulation thermohydraulique et méthodes numériques