Dans le cadre de ce stage, l’exploration du phénomène d’entraînement de gaz dans un écoulement incompressible à surface libre sera menée avec le module de suivi d’interface du code TrioCFD. Des simulations préliminaires ont été déjà menées et ont permis d’identifier quelques paramètres pertinents, comme la turbulence fluide, le débit de circulation et la taille de maille, dans la prediction des vortex et des « fossettes » à l’interface liquide/gaz. Cependant, l’entraînement de gaz n’a pu être capturé dans ces simulations. L’objectif de ce stage est de rechercher des solutions CFD permettant de capturer ce phénomène d’entraînement de gaz dans les écoulements à surface libre. Il s'agira d’étudier l'impact de paramètres physiques (e.g. débit, tension de surface, hauteur de l’interface), géométriques (e.g. obstacles, fente) et numériques (e.g. maillage, schéma de convection, diffusion) pour améliorer la prédiction de ce phénomène en identifiant les paramètres-clé menant à sa formation spontanée.
Les étapes proposées dans ce stage sont :
1. Revue bibliographique : Faire une synthèse des différentes techniques de modélisation des écoulements diphasiques avec surface libre, en se concentrant sur les méthodes de suivi et de capture d’interface et les modèles de turbulence (RANS, LES).
2. Utilisation des différents schémas numériques d’advection et de diffusion : Évaluer l'impact des schémas numériques de TrioCFD (advection et diffusion) sur la capture des vortex et des gradients à l'interface.
3. Choix de la stratégie de maillage : Explorer les différentes stratégies de maillage tout en maintenant un nombre de mailles raisonnable et analyser la possibilité de prédire l’entraînement de gaz sans nécessiter un maillage fin sur l’ensemble du domaine.
4. Modélisation simplifiée de l’entraînement de gaz : Implémenter des modèles empiriques d’entraînement de gaz basés sur des corrélations issues de la littérature et les coupler à la simulation diphasique et évaluer leur efficacité à reproduire le phénomène de l’entraînement de gaz.
5. Analyse des résultats et validation : Comparer les résultats numériques obtenus avec des données expérimentales fournis ou issues de la littérature et évaluer la pertinence des solutions proposées en termes de précision, coût de calcul et capacité à prédire l’entraînement de gaz.
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Compétences requises ou souhaitées
- Modélisation CFD diphasique ;
- Modèles de turbulence et techniques de suivi d’interface ;
- Schémas numériques d’advection et de diffusion.