Numerical modelling of incompressible flows with mobile interfaces in non-structured meshes
Description
Within the framework of research studies on the safety of fast breeder reactors (Phenix and Superphenix), and more particularly on flows with fluid interfaces in order to study vortical drive processes in the reactor primary circuit, this research thesis reports the development of a numerical simulation of free surface effects and of bubble transport. A first part describes interfaces and main phenomena, presents several numerical techniques used for the treatment of problems of flows with mobile interfaces. The second part presents equations of motion for incompressible flows of several fluids, the numerical treatment of these equations by the finite volume method. The third part describes the main characteristics of 'fluid volume' methods, their adaptation to a non-structured mesh, and reports simulations performed on simplified flows. Some attempts to improve the interface motion velocity are described. The author finally reports the coupling between kinematic and hydrodynamic modules for the treatment of flows with mobile interfaces. Validation tests are reported (collapse of a water column, ascent of a bubble)
Abstract (French)
Ce memoire de these est compose de cinq parties qui presentent une synthese bibliographique des methodes de suivi d'interface, les developpements de la methode de suivi d'interface et des equations du mouvements qui font l'objet de ce travail ainsi que les resultats de diverses simulations. En annexe sont portes les details des demonstrations et calculs qui alourdiraient la lecture de certains chapitres. La premiere partie, divisee en deux chapitres, comporte une description materielle des interfaces et des principaux phenomenes qui s'y produisent, puis une revue d'un certain nombre de techniques numeriques permettant de traiter les problemes d'ecoulements a interfaces mobiles. En conclusion de cette partie sont donnees les raisons qui ont conduit a choisir une methode de suivi d'interfaces de type volume de fluide pour l'adapter aux elements finis. La seconde partie decrit dans un premier chapitre les equations du mouvement pour des ecoulements incompressibles de plusieurs fluides. Un deuxieme chapitre presente le traitement numerique de ces equations par la methode Volumes Elements Finis dans TRIO U. Des modifications ont ete apportees pour pouvoir traiter des ecoulements a masse volumique et viscosite variables, et tenir compte des effets de tension superficielle. Ces modifications sont validees dans un troisieme chapitre en verifiant que les resultacs d'ecoulements classiques uniformes dans tout l'ecoulement sont les memes que celles obtenues par le module monophasique de TRIO U. Dans une troisieme partie, un chapitre est consacre a la description detaillee des principales caracteristiques des methodes 'volume de fluide'. Leur adaptation a un maillage non structure associe a une methode elements finis fait l'objet d'un second chapitre. Des simulations d'ecoulements simplifies, qui ont permis de valider ce module cinematique et de mettre en evidence des problemes lies a l'approximation du champ de vitesse, forment un troisieme chapitre. La quatrieme partie decrit quelques unes des tentatives faites pour ameliorer la vitesse de deplacement de l'interface. Elle donne egalement le resume de l'utilisation d'un nouvel element fini dans le module hydrodynamique, toujours dans l'optique d'obtenir un champ de vitesse plus adapte a notre methode de suivi d'interface. La derniere partie de ce memoire concerne le couplage entre les modules cinematique et hydrodynamique pour pouvoir traiter des ecoulements a interfaces mobiles. Les tests de validation sont l'effondrement d'une colonne d'eau et l'ascension d'une bulle. Nous traitons ainsi un probleme de surface libre et un probleme de transport de bulles. (auteur)Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Modelisation numerique d'ecoulements incompressibles a interfaces mobiles en maillages non structures
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 177 p.
- Report number
- FRNC-TH--12561
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 53029588
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S42: ENGINEERING; S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- BREEDER REACTORS; BUBBLES; CALCULATION METHODS; COMPUTERIZED SIMULATION; EQUATIONS OF MOTION; FAST REACTORS; FLOW MODELS; FLUID-STRUCTURE INTERACTIONS; HYDRODYNAMICS; INCOMPRESSIBLE FLOW; MECHANICAL VIBRATIONS; MESH GENERATION; NUMERICAL SOLUTION; REACTOR COOLING SYSTEMS; RISK ASSESSMENT; VALIDATION; VELOCITY; VORTICES
- Descriptors DEC
- COOLING SYSTEMS; DIFFERENTIAL EQUATIONS; ENERGY SYSTEMS; EPITHERMAL REACTORS; EQUATIONS; FLUID FLOW; FLUID MECHANICS; MATHEMATICAL MODELS; MATHEMATICAL SOLUTIONS; MECHANICS; PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS; REACTOR COMPONENTS; REACTORS; SIMULATION; TESTING
Optional Information
- Notes
- 94 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses