Pfe - Simulations Diphasiques Cfd d'Entraînement d'Air dans des Ouvrages Hydroélectriques H/F - 73

Contexte :

Le Centre d'Ingénierie Hydraulique (CIH) conçoit et réalise des aménagements hydrauliques en France et à l'international, réhabilite et modernise les ouvrages existants, et contribue à assurer la maintenance du parc hydraulique en exploitation.

Le pôle Ecoulements Complexes du service Hydraulique des Ouvrages et Rivières du CIH a pour mission de réaliser des modèles numériques hydrauliques pour caractériser les écoulements au niveau des ouvrages hydroélectriques. Pour cela, l'équipe dispose d'un panel d'outils de simulation d'écoulements à surface libre pour répondre à des problématiques diverses (MASCARET pour les problématiques 1D, TELEMAC pour le 2D et le 3D à grande échelle et FLOW-3D pour le 3D localisé). Parmi les problématiques traités par le service : Les ouvrages de prises d'eau (galerie ou conduite d'amenée) et de vidange de fond font intervenir :
1- Des écoulements à surface libre dans la retenue,

2- puis en charge dans les galeries ou conduites,

3- Et enfin, de nouveau à surface libre avec une restitution des écoulements à grande vitesse.

Ils sont donc propices à de l'entraînement d'air, qui peut causer des dommages à différents équipements.
FLOW-3D a été utilisé pour fournir certains résultats mais il ne semble pas que ce soit l'outil le plus adapté pour simuler des écoulements complètement diphasiques. L'équipe souhaite donc monter en compétence sur neptune_cfd, un code de calcul diphasique développé par les équipes d'EDF R&D.

Information importante : Ce stage est découpé en deux parties :
Les 2 premiers mois se dérouleront à EDF R&D à Chatou (78)
Les mois suivants se dérouleront à EDF CIH à La Motte Servolex (73)

Vos missions :

L'objectif du stage est de tester le code de calcul neptune_cfd sur des problématiques d'intérêt pour le CIH et de comparer les résultats à ceux obtenus avec FLOW-3D. Le stage sera co-encadré par l'équipe de développement de neptune_cfd à EDF R&D et par l'équipe responsable des études numériques 3D d'hydraulique à EDF CIH.
Dans un premier temps (environ deux mois), vous prendrez en main le code neptune_cfd auprès de l'équipe développement à l'aide de cas de validation existants. En parallèle, vous ferez une revue bibliographique des études d'entraînement d'air effectuées à EDF CIH. Puis (pour les quatre mois suivants), vous serez amené à réaliser au sein du CIH une étude complète sur une problématique d'entraînement d'air rencontrée sur le parc hydraulique : réalisation de la CAO, d'un maillage et de calculs. Une étude de sensibilité sera ensuite menée pour quantifier les incertitudes du modèle liées aux paramètres numériques (modèle de turbulence, finesse du maillage) et aux paramètres physiques (taille de bulles, tension de surface, débit d'entrée, etc). Un benchmark avec l'outil FLOW-3D permettra de mesurer l'écart entre les codes sur différentes grandeurs d'intérêt et de comparer la facilité de mise en donnée et les temps de calcul.