Homogénéisation de l'interaction fluide-structure dans le cœur d'un réacteur nucléaire
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In the nuclear industry, tube bundles immersed in a fluid are often encountered. The knowledge of the dynamic response of these systems is one of the major concern of the nuclear safety. It is well known that the presence of a fluid modifies the dynamic behavior of a structure according to two types of effects: inertial and dissipative. However, the complex geometry and the large amount of elements make any numerical simulations difficult to achieve due to the important sizes and calculation times. In order to solve this problem, homogenization methods for fluid structure-interaction are developed. Firstly, homogeneous models were obtained using linear Euler equations. However, these equations take into account only the inertial effects generated by the fluid on the structure. The purpose of this thesis work is to obtain an equivalent linear expression of the fluid force that can be used in a homogeneous model based on the Navier-Stokes equations. An equivalent linear expression for the fluid force is obtained in terms of macroscopic variables describing the fluid-structure interaction system: the Darcy velocity and the structure displacement field. The local effects are modeled, in the expression of the fluid force, by two coefficients: the inertial coefficient and the added dissipation coefficient.
Abstract FR:
Dans l’industrie nucléaire, des systèmes qui font intervenir des faisceaux de tubes immergés dans un fluide sont fréquemment rencontrés. La connaissance de la réponse dynamique de ces systèmes est une préoccupation majeure de la sureté nucléaire. Il est bien connu que la présence d’un fluide modifie le comportement dynamique d’une structure. Cependant, la géométrie complexe et le grand nombre des éléments en présence mènent à des simulations numériques de taille, ainsi qu’à temps de calcul importants. Afin de résoudre cette problématique, les méthodes d’homogénéisation pour l’interaction fluide-structure ont été développées. Premièrement, les modèles homogènes ont été obtenus en utilisant les équations d’Euler linéaires. Ces équations permettent de prendre en compte que les effets inertiels générés par le fluide sur la structure. Les travaux de cette thèse portent sur l’obtention d’une expression linéaire équivalente de la force fluide laquelle peut être utilisée dans un modèle homogène basé sur les équations de Navier-Stokes. Une expression linéaire équivalente de force fluide est obtenue en faisant intervenir les variables macroscopiques décrivant le système d’interaction fluide-structure: la vitesse de Darcy et le champ de déplacement de la structure. Les effets locaux, eux, sont modélises par les coefficients inertiel et de dissipation ajoutée.