Combining Discrete Equations Method and Upwind Downwind-Controlled Splitting for Non-Reacting and Reacting Two-Fluid Computations

• Auteur / Autrice : Kunkun Tang
• Direction : Christophe Corre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique
• Date : Soutenance le 14/12/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Lagoutière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Corre, Eric Goncalves da silva, Alberto Beccantini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rémi Abgrall, Eleuterio f. Toro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie mécanique

Mots clés libres

Interface

Modèle bi-fluide

Systèmes non-conservatifs

Écoulements multi-fluides compressibles,

Méthode des Équations Discrètes (Réactives)

Interface réactive

Déflagration

Détonation

Schéma anti-diffusif

Upwind downwind-controlled splitting 1

Interface

Two-fluid model

Nonconservative systems

Compressible multifluid flows

(Reactive) Discrete Equations Method

Reacting interface

Deflagration

Detonation

Anti-diffusive scheme

Upwind downwind-controlled splitting

Résumé

Lors que nous examinons numériquement des phénomènes multiphasiques suite à un accidentgrave dans le réacteur nucléaire, la dimension caractéristique des zones multi-fluides(non-réactifs et réactifs) s’avère beaucoup plus petite que celle du bâtiment réacteur, cequi fait la Simulation Numérique Directe de la configuration à peine réalisable. Autrement,nous proposons de considérer la zone de mélange multiphasique comme une interface infinimentfine. Puis, le solveur de Riemann réactif est inséré dans la Méthode des ÉquationsDiscrètes Réactives (RDEM) pour calculer le front de combustion à grande vitesse représentépar une interface discontinue. Une approche anti-diffusive est ensuite couplée avec laRDEM afin de précisément simuler des interfaces réactives. La robustesse et l’efficacité decette approche en calculant tant des interfaces multiphasiques que des écoulements réactifssont à la fois améliorées grâce à la méthode ici proposée : upwind downwind-controlled splitting(UDCS). UDCS est capable de résoudre précisément des interfaces avec les maillagesnon-structurés multidimensionnels, y compris des fronts réactifs de détonation et de déflagration.

When numerically investigating multiphase phenomena during severe accidents in a reactorsystem, characteristic lengths of the multi-fluid zone (non-reactive and reactive) are foundto be much smaller than the volume of the reactor containment, which makes the directmodeling of the configuration hardly achievable. Alternatively, we propose to consider thephysical multiphase mixture zone as an infinitely thin interface. Then, the reactive Riemannsolver is inserted into the Reactive Discrete Equations Method (RDEM) to compute highspeed combustion waves represented by discontinuous interfaces. An anti-diffusive approachis also coupled with RDEM to accurately simulate reactive interfaces. Increased robustnessand efficiency when computing both multiphase interfaces and reacting flows are achievedthanks to an original upwind downwind-controlled splitting method (UDCS). UDCS is capableof accurately solving interfaces on multi-dimensional unstructured meshes, includingreacting fronts for both deflagration and detonation configurations.