Développement d'un couplage de modèles Euler/Lagrange pour des écoulements diphasiques anisothermes

par Désir-andré Koffi Bi

Projet de thèse en Thermique

Sous la direction de Stéphane Vincent et de Eric Chenier.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (laboratoire) et de Equipe Transferts de Chaleur et de Matière (TCM) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Dans le cadre de l'axe convection dans les milieux polyphasiques de l'équipe Transferts de Chaleur et de Matière (TCM) du laboratoire MSME, cette thèse portera sur la modélisation et la simulation multi-échelle des transferts de masse et de chaleur, avec changement de phase, aux interfaces liquide/gaz. Les problèmes visés par ces travaux concernent la confection de revêtement de surface par projection plasma, l'injection dans les moteurs ou la crise d'ébullition dans les centrales nucléaires. Les objectifs de la thèse sont : 1) De contribuer au développement des modèles et méthodes numériques de front-tracking mis en œuvre dans le code de calcul du laboratoire. Une attention particulière sera portée d'une part au couplage des interfaces front-tracking avec les équations de la mécanique des fluides, et d'autre part au calcul parallèle (programmation MPI). L'intérêt des méthodes et modèles développés, isothermes à ce niveau, est de produire des représentations multi-échelles des écoulements diphasiques et des interfaces, allant des grandes échelles (la sortie d'un injecteur par exemple) jusqu'aux plus petites (celle d'un spray). 2) Développer le couplage d'un modèle eulérien/lagrangien pour représenter simultanément les grandes et moyennes échelles d'interface par la méthode front-tracking et les petites échelles (gouttes, bulles) par des modèles lagrangiens ponctuels. 3) Mettre en place la résolution d'une équation de conservation de l'énergie dans le code de calcul du laboratoire et intégrer des conditions de raccordement des solutions en température aux interfaces fluides, sans et avec changement de phase. Les discrétisations volumes finis existantes de l'équation de l'énergie, comme celles des équations de Navier-Stokes, seront adaptées pour prendre en compte les volumes de contrôle composites dans les mailles coupées par les surfaces front-tracking ou les particules ponctuelles sous-mailles.

  • Titre traduit

    Development of an Euler / Lagrange model coupling for anisothermal diphasic flows


  • Résumé

    Within the framework of the convection axis in the multiphase media of the MSME laboratory, this thesis will focus on modeling and multiscale simulation of mass and heat transfers, with change of phase, at the liquid/gas interfaces. The problems addressed by this work concern the manufacture of surface coating by plasma spraying, injection into engines or the boiling crisis in nuclear power plants. The objectives of the thesis are: 1) Contribute to the development of numerical front-tracking models and methods implemented in the laboratory code. Particular attention will be given to the coupling of front-tracking interfaces with the equations of fluid mechanics and to parallel computing (MPI programming). The interest of the isothermal methods and models developed at this level is to produce multiscale representations of diphasic flows and interfaces, ranging from large scales (the output of an injector for example) to the smallest ones (of a spray). 2) To develop the coupling of an Eulerian/Lagrangian model to represent simultaneously the large and medium interface scales by the front-tracking method and the small scales (drops, bubbles) by punctual lagrangian models. 3) Implement the resolution of an energy conservation equation in the laboratory calculation code and integrate conditions of connection of temperature solutions to fluid interfaces with and without phase change. Existing finite volume discretizations of the energy equation, like those of the Navier-Stokes equations, will be adapted to take into account the composite control volumes in the meshes cut by the front-tracking surfaces or the subgrid point particules.