EDF R&D

Titre : Simulation numérique 3D d’écoulements couplés avec la chimie en partenariat avec l’ingénierie EDF.
Contexte industriel
L'énergie nucléaire couvre 71% des besoins en électricité en France. La transition énergétique est engagée pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Dans ce cadre, la France a engagé un programme de développement des centrales. La France est actuellement le premier pays exportateur d'Europe d'électricité avec un solde d'échanges régulièrement positif.

Dans ce contexte de développement, de nombreuses actions de R&D sont entreprises par EDF R&D. EDF R&D développe des compétences pointues notamment en mécanique des fluides et capitalise ses connaissances dans des codes de simulations numériques 3D. Ces outils numériques sont codéveloppées en interne et en partenariat avec les principaux acteurs du nucléaire français. Les simulations sont effectuées sur les supercalculateurs de EDF.
L’ensemble des modèles physiques développés sont suffisamment génériques pour être appliqués à d’autres secteurs comme le transport, la sidérurgie ou le spatial.

Contexte du stage
La corrosion-érosion se manifeste par une dégradation de l’acier provoquant alors une perte d’épaisseur de la tuyauterie pouvant aller jusqu’à la rupture des composants. La corrosion-érosion (CE) est de fait présente dans la majorité des processus industriels et constitue donc un sujet à très haut potentiel. Sa compréhension et sa modélisation sont un atout stratégique pour EDF R&D.
Sous l’action d’un écoulement d’eau sous conditionnement chimique secondaire, la corrosion de l’acier au carbone ou faiblement allié conduit à la formation à sa surface d’une fine couche d’oxyde (poreuse et relativement soluble). Il est intéressant de noter que les surfaces des composants affectés par la corrosion-érosion (CE) présente un faciès typique selon que ce soit lié à un écoulement monophasique liquide (aspect « peau d’orange » dû à la formation de cupules - « Horse Shoe Pits » en anglais) ou diphasique liquide-vapeur (aspect « peau de tigre » - « Tiger Striping » en anglais).

Travail à réaliser durant le stage
Un premier objectif du stage sera de simuler avec le code 3D CFD neptune_cfd une ou plusieurs expériences de sorte à évaluer les modèles implémentés dans le code, avec l’aide du doctorant qui développe actuellement ces modèles.
L’objectif de ces simulations et de comparer les résultats de ce modèle perfectionné (développé à la R&D de EDF) avec ceux obtenus par un autre code CFD doté d’une modélisation plus simple (mis en oeuvre dans une unité d’ingénierie de EDF dans le cadre d’un stage). On envisage une forte interaction entre les deux stagiaires, le doctorant et les encadrants industriels. Les conclusions de ce stage seront décisives dans la décision de lancement d’études numériques à plus grande échelle.

Compétences :
Une bonne connaissance de la mécanique des fluides et de la programmation est demandée.
Durée : 5 à 6 mois en 2025.
Responsable à contacter :
Stéphane MIMOUNI (stephane.mimouni@edf.fr)