Vous intégrez le Laboratoire de l'Incendie et des Explosions (LIE) du Service des Agressions Internes et risques Industriels (SA2I) rattaché à la Direction de la Recherche et de l'Expertise en Sûreté à Cadarache. Le SA2I réalise des expertises concernant la maîtrise des risques d'incendies, d'explosions et induits par l'activité humaine et des travaux de R&D dans ces mêmes domaines et plus généralement de la thermique et de la mécanique des fluides réactifs. Il initie, réalise ou suit des études et des recherches propres à répondre aux besoins de l'expertise dans son domaine de compétences. Au sein du service, le LIE a pour objectif principal d'améliorer la connaissance sur les risques incendie et explosion en milieu confiné et ventilé et de développer les modélisations physiques associées. Cette connaissance est capitalisée par le développement de logiciels scientifiques à champ et à zones pour simuler les scénarios d'incendie et d'explosion en milieux représentatifs des installations
nucléaires. Il vient en soutien aux unités qui réalisent des expertises de sûreté et des programmes expérimentaux par l'utilisation de ces logiciels

Dans ce contexte, le stage proposé vise à comparer différentes méthodes d'estimation du taux de dégagement de chaleur dans le cadre de la simulation numérique de panaches réactifs en milieu confiné-ventilé. Côté expérimental, la puissance du feu est le plus souvent estimée à partir de mesures de concentrations d'O2 (méthode OC) ou de CO2 (méthode CDG) dans la gaine d'extraction des gaz de combustion du dispositif expérimental considéré.
Côté simulation numérique, la modélisation de la combustion implique le plus souvent l'existence d'une expression explicite des taux de réaction et du taux de dégagement de chaleur volumique, comme c'est le cas notamment du modèle de Magnussen (approche "mixed is burnt") le plus souvent utilisé dans les études incendie. La puissance du feu peut alors être directement estimée à partir de ce taux de dégagement de chaleur local. En revanche, d'autres modèles plus avancés, tels que les modèles de flamelettes, également implémentés ces dernières années dans CALIF3S, ne reposent pas sur une expression explicite des taux de réaction, mais consistent à directement décrire la structure de la flamme (température, concentrations) en fonction de variables de contrôle (fraction de mélange, et étirement ou variable de progrès). Dans ce cas, l'estimation de la puissance passe par une méthode analogue à celle employée côté expérimental, i.e. par un bilan de masse instationnaire par espèces à l'échelle du volume du domaine de simulation.

Les objectifs du stage sont donc les suivants. (i) Le candidat réalisera la simulation aux grandes échelles de panaches réactifs étudiés expérimentalement, d'abord en milieu ouvert, ensuite en milieu confiné-ventilé, avec les deux approches pour la combustion disponibles dans CALIF3S évoquées plus haut. (ii) Dans le cas de l'approche "mixed is burnt", il s'assurera que les deux méthodes d'estimation de la puissance proposées (intégrale volumique des taux de dégagement de chaleur locaux, et bilan de masse instationnaire aux bords du domaine) donnent des résultats cohérents. (iii) Il analysera également l'estimation de la puissance dans le cas de simulations effectuées avec un modèle de flamelettes. (iv) Enfin, il effectuera une analyse détaillée des méthodes de mesures expérimentales à l'aide des simulations numériques, en comparant le poids respectif de différentes contributions (termes de bord, termes d'accumulation) au bilan de masse par espèces, dans des conditions stationnaires ou instationnaires. Cette analyse permettra donc de préciser le sens à donner à l'estimation de la puissance du feu dans le cadre de l'étude expérimentale de scénarios d'incendie en milieu confiné-ventilé.

École d'ingénieur et/ou M2R en thermohydraulique ou énergétique et transferts ou mathématiques appliquées

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