Simulations CFD de pompes centrifuges : du banc d'essai au parc nucléaire F/H (2025-151803)

Description de l'offre

Au sein d’EDF R&D, le département Mécanique des Fluides, Énergies et Environnement (MFEE) s’intéresse, entre autres, aux écoulements dans le circuit primaire des réacteurs nucléaires, et notamment au sein des groupes moto-pompe primaire (GMPP). Ces pompes hélico-centrifuges sont essentielles pour assurer la circulation du fluide caloporteur, afin de transporter la chaleur (performance) et de refroidir le cœur du réacteur (sûreté). Ainsi, les GMPP supportent de nombreux enjeux pour l’exploitation du parc nucléaire, avec des conditions de fonctionnement (nominal et hors-nominal) qui couvent une large gamme de phénomènes physiques : turbulence, interaction rotor/stator, cavitation, écoulement diphasique, hydroacoustique, etc.

Afin d’étudier ces composants complexes, le département MFEE a la capacité de mener des études expérimentales (bancs d’essais) et numériques (calculs CFD). Pour ces derniers, la qualité des calculs de pompes repose en premier lieu sur la prise en compte de la turbulence et de l’interaction rotor/stator. Plusieurs modèles dédiés sont disponibles dans code_saturne, le logiciel de CFD open-source développé en interne, et des études sont aujourd’hui nécessaires pour évaluer la complémentarité de différentes méthodes à l’état de l’art, que ce soit pour reproduire des conditions rencontrées sur des maquettes expérimentales ou prédire des quantités d’intérêt sur des géométries industrielles.

Objectif du stage :

L’objectif principal du stage est de réaliser des calculs CFD avec code_saturne sur différentes géométries de pompes, provenant de banc d’essai et de configurations industrielles, en couvrant une gamme de conditions hydrauliques. En particulier, des études de sensibilité à la modélisation de la turbulence (modèles RANS, et surtout hybrides RANS-LES) et à la prise en compte de l’interaction rotor/stator (frozen rotor, sliding mesh) sont attendues. Des maillages sont déjà disponibles pour ces configurations, avec possiblement des modifications locales à effectuer.

Les principales étapes seront, à la suite d’une phase bibliographique pour s’approprier les principaux paramètres d’étude, la prise en main des outils numériques sur une configuration simplifiée (calculs code_saturne, HPC sur les clusters EDF, pré et post-traitement avancés), la réalisation des études numériques principales sur les pompes, les benchmarks des méthodes de calcul et l’analyse des résultats (caractéristiques et performances des pompes).

Dans un second temps, suivant l’avancée des travaux, plusieurs pistes peuvent être explorées pour ce sujet à l’interface de nombreux projets de l’entreprise :

-       Tests de méthodes de prédiction de la source de bruit hydroacoustique des pompes,

-       Benchmark de codes, en réalisant des calculs équivalents sur ANSYS CFX.