Thèse Modélisation de l'Ébullition Pariétale par une Approche Type Manteau Homogène pour la Cfd Diphasique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : CEA/STMF - Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides Direction de la thèse : Guillaume BOIS ORCID 000000019078714X Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-11-01T23:59:59 La mécanique des fluides numérique (CFD) est aujourd'hui largement utilisée dans l'industrie. La CFD diphasique, elle, est actuellement un sujet en plein essor autant sur les applications (sûreté nucléaire en cas d'ébullition, refroidissement de supercalculateurs ou de moteur fusée) que sur la R&D pour améliorer la modélisation et les codes de simulation. En effet, contrairement à la CFD monophasique où la compréhension physique est assez mature, de par son côté multi-échelle et multi-physique, la CFD diphasique nécessite un nombre plus conséquent de modèles de fermeture.
Outre la physique dans le coeur de l'écoulement, la bonne prise en compte des mécanismes d'ébullition en paroi fait partie des grands enjeux de la CFD diphasique, qui doivent fidèlement prédire la relation flux thermique imposé / température de paroi, et générer la bonne quantité de vapeur. Des modèles ,dit de partitionnement de flux en paroi, permettent d'adresser ces besoins mais celle-ci sont très sensibles aux paramètres microscopiques, eux même difficile à estimer. Par ailleurs, ces approches souffrent de leur nature surfacique, car doivent injecter des grandeurs dans un domaines volumique.

Ainsi nous proposons de développer une approche contournant ces deux verrous en s'inspirant d'une approche de type manteau homogène. Cette couche tampon pariétale, inclurait l'ensemble des mécanismes proches paroi et permettrait de faire le lien entre les conditions limites imposées en paroi et le coeur de l'écoulement qui sont soumis aux équations classiques d'une approche RANS Euler-Euler. Cette méthode serait implémentée et testée avec le code TRUST/TrioCFD qui possède la structure informatique et des fonctions de bases permettant de réaliser ce travail à moindre coût de développement informatique. La modélisation des écoulements bouillants pour les applications industrielles repose essentiellement sur des fermetures empiriques et sur des approches moyennées (non-locales). Les approches locales (MCFD) manquent encore de maturité pour être prédictives. Pour les employer, de nombreux modèles sont nécessaires et la littérature s'est fortement diversifiée et complexifiée sur des modèles de prédiction du partitionnement de flux de chaleur en paroi, afin de déterminer la fraction de vapeur générée dans un écoulement localement surchauffé. Malgré leurs grandes diversités, ses méthodes donnent des résultats semblables et nous souhaitons proposer une approche différente, s'inspirant des modèles moyennés industriels (approche homogénéisées). Proposer une approche alternative pour la modélisation du partitionnement de flux en paroi dans les modèles CFD (locaux) des écoulements bouillants, développement du concept, analyse d'ordres de grandeurs et tests préliminaires de faisabilité. Nous proposons de développer une approche contournant les verrous des méthodes standards en s'inspirant d'une approche de type manteau homogène. Cette couche tampon pariétale, inclurait l'ensemble des mécanismes proches paroi et permettrait de faire le lien entre les conditions limites imposées en paroi et le coeur de l'écoulement qui sont soumis aux équations classiques d'une approche RANS Euler-Euler. Cette méthode serait implémentée et testée avec le code TRUST/TrioCFD qui possède la structure informatique et des fonctions de bases permettant de réaliser ce travail à moindre coût de développement informatique.

Diplôme d'école d'ingénieur ou Master en mécanique des fluides