Stage Simulation de la dispersion de particules avec une approche Lagrangienne stochastique dans le logiciel code_saturne

Contexte
EDF Recherche et Développement développe des compétences en mécanique des fluides appliquées à la modélisation des écoulements atmosphériques notamment pour l’étude de la dispersion de polluants, et l’estimation du potentiel éolien notamment.

Les codes développés à EDF sont un des éléments de réponse à ces questions. En particulier, EDF R&D développe le code de mécanique des fluides code_saturne doté d’un module pour les écoulements atmosphériques et aérauliques et d’un module de transport Lagrangien de particules discrètes couplé avec la résolution numérique de l’écoulement fluide porteur.

Transport Lagrangien
L'approche consiste à simuler un écoulement turbulent, constitué par une phase continue (l’air) et par un ensemble d’inclusions discrètes (« particules » de polluant chimique) qui sont transportées et dispersées par l’écoulement fluide. La phase continue est résolue par une méthode volumes finis qui fournit les grandeurs moyennes au sens de Reynolds (modèles RANS). La phase dispersée est résolue en suivant la trajectoire d’un grand nombre de particules (méthodes Monte-Carlo dynamique). Ces trajectoires sont prédites à l’aide de modèles stochastiques pour la dynamique des particules. Au sein de cette approche se trouvent les modèles de dispersion turbulentes qui reconstituent les fluctuations des vitesses fluides le long des trajectoires des particules (voir J.-P. Minier 2001 « The pdf approach to turbulent polydispersed two-phase flows » et la thèse de G. Balvet « Modélisation lagrangienne de la dispersion de polluants gazeux/particulaires dans des écoulements atmosphériques stables, neutres et instables »).

Objectifs du stage
 

Après une première phase de bibliographie et une prise en main du code, l'étudiant mettra en œuvre des schémas qui ont été proposés pour corriger les biais pouvant apparaître quand le pas de temps devient grand par rapport aux échelles de temps caractéristiques de l'écoulement (notamment en proche paroi). Ces schémas seront vérifiés sur des configurations où des solutions analytiques existent, ainsi que sur configuration plus complexe où le solveur sera confronté à des données expérimentales.

 
Dans la phase de développement et de vérification du code, le stagiaire, en relation avec l'équipe de développement de code_saturne, un chercheur expert en modélisation Lagrangienne stochastique ainsi que des chercheurs du laboratoire CEREA.

   Mécanique des fluides, Méthodes numériques, Programmation C

   Stage de fin d'étude Ingénieur ou équivalent Master II

   Durée :   5-6 mois