Amélioration des Approches de Modélisation de la Turbulence Hybride Rans-Les de Code Saturne H/F EDF

Le code de simulation code_saturne (logiciel open source disponible sur www.code-saturne.org) capitalise depuis plus de 25 ans le savoir-faire des équipes EDF dans les domaines de la thermo-hydraulique et de la CFD (Computational Fluid Dynamics). Il permet la simulation d'écoulements monophasiques ou multiphasiques, incompressibles ou dilatables, avec ou sans modélisation de la turbulence, et est utilisé aussi bien pour des R&D que pour des applications industrielles.

La simulation des écoulements turbulents dans les applications industrielles constitue un enjeu majeur pour l'amélioration des performances et de la sûreté des installations. Les approches à moyennes statistiques de type RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) sont aujourd'hui largement utilisées grâce à leur coût de calcul modéré pour les configurations industrielles, mais peuvent présenter certaines limitations pour la prédiction d'écoulements instationnaires, fortement décollés ou dominés par de grandes structures turbulentes par exemple. À l'inverse, les approches LES (Large Eddy Simulation) offrent un niveau de précision supérieur mais à un coût numérique souvent prohibitif pour les applications industrielles.
Les méthodes hybrides RANS-LES visent à combiner les avantages de ces deux approches en appliquant localement une modélisation adaptée au niveau de résolution du maillage et aux caractéristiques de l'écoulement. On vise généralement une modélisation de type RANS dans les régions de proche paroi et de type LES loin des parois. Plusieurs formulations existent et font actuellement l'objet de développements et d'évaluations au sein de code_saturne.
L'objectif du stage est de poursuivre l'évaluation et l'amélioration de différentes approches de modélisation hybride RANS-LES disponibles dans code_saturne, sur une série de cas académiques à effets séparés représentatifs des phénomènes rencontrés dans les applications industrielles.

Le travail pourra s'articuler autour des axes suivants :
- étude bibliographique des principales approches hybrides RANS-LES (DDES, SAS, HTLES,...) ;
- prise en main et analyse des modèles hybrides déjà implémentés dans code_saturne (pour la compréhension du schéma numérique implanté pour chaque modèle hybride);
- réalisation de campagnes de calcul sur des cas tests académiques ciblant différents phénomènes physiques ;
- analyse de la sensibilité des résultats au maillage, aux paramètres de modélisation et aux conditions numériques ;
- comparaison des performances des différentes approches en termes de précision, robustesse et coût de calcul ;
- identification des limites observées et proposition d'améliorations ou d'évolutions des modèles ;
- participation à la définition d'une méthodologie de validation en vue d'applications industrielles futures.

Le stage comprendra une phase bibliographique, l'utilisation de code_saturne, la réalisation de calculs CFD sur des moyens HPC ainsi que l'analyse physique et numérique des résultats obtenus.