Modélisation du flux critique à l'aide des méthodes de boltzmann sur réseau : application aux d[...]

Description du sujet de thèse

Domaine
Sciences pour l'ingénieur

Sujets de thèse
Modélisation du flux critique à l'aide des méthodes de Boltzmann sur réseau : application aux dispositifs expérimentaux du RJH

Contrat
Thèse

Description de l'offre
Les méthodes LBM (Lattice Boltzmann Methods) sont des techniques numériques utilisées pour simuler des phénomènes de transport dans des systèmes complexes. Elles permettent de modéliser le comportement des fluides en termes de particules qui se déplacent sur une grille discrète (un 'réseau' ou lattice). Contrairement aux méthodes classiques, qui résolvent directement les équations différentielles des fluides, les méthodes LBM simulent l'évolution des fonctions de distribution des particules de fluide dans un espace discret, en utilisant des règles de propagation et de collision.

Le choix du réseau dans les méthodes LBM est une étape cruciale, car il affecte directement la précision, l'efficacité et la stabilité des simulations. Le réseau détermine la manière dont les particules de fluide interagiront et se déplaceront dans l'espace, ainsi que la façon dont la discrétisation de l'espace et du temps est effectuée.

Les méthodes LBM présentent un parallélisme naturel, car les calculs à chaque point de la grille sont relativement indépendants. Bien que les méthodes classiques de CFD, basées sur la résolution des équations de Navier-Stokes, puissent aussi être parallélisées, les termes non linéaires peuvent rendre le parallélisme plus difficile à gérer, en particulier pour les modèles impliquant des écoulements turbulents ou des maillages irréguliers. Les méthodes LBM permettent donc, à moindre coût, de capturer des phénomènes complexes. Des travaux récents ont notamment montré qu'il était possible, avec les LBM, de retrouver la courbe de refroidissement de Nukiyama (ébullition en vase) et, ainsi, de calculer avec précision le flux critique. Ce flux correspond à une ébullition en masse, appelée crise d'ébullition, qui se traduit par une dégradation soudaine du transfert thermique.

Le flux critique représente un enjeu crucial pour le Réacteur Jules Horowitz, car les dispositifs expérimentaux (DEX) sont refroidis par de l'eau en convection naturelle ou forcée. Ainsi, afin de garantir le bon refroidissement des DEX et la sûreté du réacteur, il convient de s'assurer que, sur la gamme de paramètres étudiés, le flux critique ne soit pas atteint. Il doit donc être déterminé avec précision.

L'étudiant sera amené, dans un premier temps, à définir un réseau pour appliquer les méthodes LBM sur un dispositif du RJH en convection naturelle. Il consolidera les résultats obtenus en les comparant aux données disponibles. Enfin, des calculs exploratoires en convection forcée (régime laminaire à turbulent) seront menés.

Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Aix-Marseille Université

Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache

Critères candidat
Formation recommandée
MASTER2, 3ème année d'école d'ingénieurs

Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2025

Personne à contacter par le candidat
BOULIN Anne
CEA
DES/DER//CCAP
Centre de Cadarache
CEA/DEN/CAD/DER/SERJH/LFSC
Bat 1222, CEA Cadarache
13108 Saint-Paul-lez-Durance

04.42.25.78.23

Tuteur / Responsable de thèse
BOIVIN PIERRE
CNRS
M2P2 Marseille
M2P2
06 49 09 40 38 #J-18808-Ljbffr