Stage Bac+5 Modèle Rans pour la Simulation de Déflagrations H/F ASNR (Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection)

C'est le cas par exemple lorsque l'on s'intéresse aux risques d'explosion de mélanges gazeux o`u l'encombrement présent au sein d'une installation (réseaux de tuyaux . . .) favorise, par génération de turbulence, la propagation du front de combustion. Ce phénomène dit "d'accélérations de flammes prémélangées" a une conséquence directe sur les niveaux de surpression et peut conduire, à l'extrême, à la transition vers la détonation. Dans de nombreuses situations, une description fine des obstacles et de la propagation turbulente du front réactif reste hors d'atteinte et une description macroscopique du milieu par changement d'échelle doit être introduite. Schématiquement, il s'agit d'établir le modèle physique gouvernant l'écoulement à l'échelle d'observation (grande échelle), en exploitant une description des phénomènes à l'échelle locale des obstacles. L'originalité de la situation à traiter tient dans le fait que, pour les écoulements industriels considérés, le changement d'échelle à réaliser est double, dans la mesure o`u les écoulements à la petite échelle sont eux-mêmes turbulents.

Le stage proposé s'intéresse à la question de la définition d'un opérateur de moyenne sur un cas non réactif au travers de comparaisons entre une prise de moyenne des données de référence obtenues à la petite échelle par simulation des grandes échelles avec les prévisions à la grande échelle d'un modèle de turbulence RANS macroscopique. Cette étude sera dans un premier temps menée dans la situation d'un écoulement pleinement développé correspondant à une turbulence statistiquement stationnaire puis dans le cas d'un écoulement accéléré. Les simulations seront réalisées avec le logiciel CFD open-source CALIF3S développé à l'ASNR (https://gforge.irsn.fr/gf/project/calif3s/). Le problème complet du changement d'échelle associé à la construction du modèle macroscopique ne sera pas abordé ici et on adoptera un modèle ad hoc déjà disponible. Selon les résultats obtenus, l'étude d'une accélération de flamme sur une géométrie modèle présentant un fort taux d'encombrement pourra être abordée au travers de simulations détaillées à la petite échelle.

Une poursuite en thèse est envisageable sur la même problématique en collaboration avec Yohan Davit du groupe MP&B (Milieux Poreux et Biologiques) de l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, Unité Mixte de Recherche de Toulouse (UMR CNRS-INP Toulouse-Université Toulouse 3).