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Simulation numérique CFD de l'écoulement monophasique autour d'un tube cylindrique vibrant

ABG-86635 Stage master 2 / Ingénieur 6 mois Selon profil
11/07/2019
Comissariat à l'Energie Atomique
Saclay Ile-de-France France
  • Sciences de l’ingénieur
  • Mathématiques
  • Numérique
Simulation numérique CFD, interaction fluide-structure, mécanique des fluides

Établissement recruteur

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.

Description

Les générateurs de vapeur (GV) des centrales nucléaires sont constitués de faisceaux de tubes soumis à des écoulements diphasiques de type eau-vapeur. Les forces de pression et de viscosité exercées par le fluide sur les tubes engendrent des vibrations, pouvant entrainer un endommagement des GV par usure et fatigue. Ce phénomène vibratoire résulte d'une compétition entre l'intensité des forces fluides et la rigidité des tubes. Lorsque la vitesse de l'écoulement devient trop importante, cette compétition se manifeste sous la forme de vibrations excessives.  
        Dans le but de mieux appréhender et quantifier ce phénomène vibratoire, des études expérimentales sont menées au sein du laboratoire d'études de dynamique (DYN) du CEA, sur des maquettes à échelle réduite en fluide simulant. 
 
          L'objectif du stage est de compléter ces études expérimentales par le calcul numérique CFD de la force exercée par l'écoulement d'un fluide monophasique incompressible sur un tube cylindrique soumis à une excitation transverse. Nous chercherons en particulier à comprendre l'influence de la vitesse de l'écoulement(nombre de Reynolds) et de la fréquence du mouvement imposé au tube (nombre de Stokes) sur les caractéristiques de la force fluide, représentée par des coefficients de masse, d'amortissement et de rigidité ajoutés.
Les simulations numériques (2D puis 3D), réalisées avec le code de calcul TrioCFD, devront également permettre d'accéder aux structures de l'écoulement (champs de vitesse, pression, vorticité) afin d'établir une corrélation entre les caractéristiques locale de l'écoulement et les variations des coefficients fluide ajoutés. Les résultats numériques seront confrontés aux mesures expérimentales et permettront d'alimenter les pistes de réflexions du laboratoire DYN concernant les risques vibratoires des tubes de générateur de vapeur.  
 
Ce stage s'inscrit au sein d'une collaboration entre le laboratoire DYN et le Laboratoire de Modélisation et Simulation en mécanique des Fluides (LMSF).

Profil

Formation souhaitée : Ecole d'ingénieur / Master

Domaines de spécialité EXIGES : mécanique des fluides, CFD, simulation numérique

Début du stage Fin 2019 (Prévoir un délai de traitement dossier : 2 mois)

Rémunération : Etudiant en Ecole d'Ingénieur France : 1300 EUR. Etudiant en Master : 700 EUR

Aides au logement, restauration et transport CEA possibles

Prise de fonction

04/11/2019
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