Intervenant : Yannick HOARAU est Maître de Conférences HDR à l'Université de Strasbourg, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie - iCUBE (Groupe Instabilité, Turbulence, Diphasique)

Résumé :

Interaction fluides turbulents - structures 3D dans un faisceau de tubes coudés

La prédiction des instabilités fluide-élastiques se développant dans un faisceau de tubes est d'une importance majeure dans la conception des échangeurs de chaleur pour le refroidissement d'un réacteur nucléaire afin de détecter des accidents liés à des instabilités fluide-élastiques menant au flottement, à la fatigue des matériaux, aux chocs entre les cylindres … Les instabilités fluide-élastiques dans des réseaux de tubes apparaissent dès le régime laminaire et persistent en écoulement turbulent à nombre de Reynolds élevé. Ils sont régis par l'interaction non linéaire entre le couplage fluide-élastique et la turbulence. Il est d'une importance majeure pour la conception de pouvoir prédire avec précision les charges instationnaires sous écoulement turbulent et l'amplification des instabilités fluide-élastiques.

Le présent travail s'inscrit dans le cadre du projet BARESAFE financé par l'ANR avec le LaMSID, EDF, le CEA, l'IMFT, Icube, l'IRIT et AREVA. L'objectif de l'étude est d'améliorer la simulation numérique de l'interaction fluide-structure dans le faisceau de cylindres, en particulier dans le domaine paramétrique favorisant l'amplification d'amortissements négatifs de l'instabilité de flottement. La configuration correspond à un cas expérimental DIVA conçu par le CEA où 15 cylindres sont disposés en 5 colonnes avec un pas de 1.5D. Le nombre de Reynolds est de 20,000 ce qui correspond à un nombre de Reynolds entre les tubes de 60,000. L'objectif principal est d'analyser la physique de l'apparition du mouvement de vibrations induites par les instabilités provenant de la partie fluide. En ce qui concerne les méthodes de modélisation de la turbulence, parmi les approches URANS, la méthodologie OES a été utilisée pour capturer les structures cohérentes et les effets de non-équilibre associés aux instabilités fluide-élastiques. La méthode chimère a été utilisé pour gérer les mouvements du cylindre. Les simulations sont effectuées en utilisant le solveur NSMB (Navier-Stokes Multi-Block) sur des ordinateurs massivement parallèles.

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