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Prédiction numérique de la cavitation : application aux machines hydrauliques

La cavitation, changement de phase liquide-vapeur dû à la diminution de pression dans le fluide, est un phénomène présent dans les machines hydrauliques, en particulier dans un contexte d’optimisation des performances. Cependant la cavitation, qui peut engendrer des fortes vibrations et l’érosion des surfaces suite à l’implosion des poches de vapeur, peut être à l’origine de la détérioration rapide des composants ; on parle dans ce cas de cavitation agressive, qui impacte fortement les performances et la durée de vie des machines.
La simulation numérique se présente alors comme un outil intéressant qui permet de tester de nouvelles géométries sans exposer – et donc détériorer – des machines réelles à des écoulements potentiellement agressifs. Malheureusement l’agressivité de la cavitation reste un phénomène très difficile à modéliser, à cause du large spectre d’échelles concernées (de l’échelle machine – mètre et année – aux bulles de vapeur – micromètre et nanoseconde) et des difficultés à appréhender l’interaction fluide-structure dans un écoulement très complexe et violent. L’état de l’art compte actuellement soit des études « précis » à l’échelle de la bulle, soit des études « macro », à l’échelle du système, mais basés sur un certain nombre d’hypothèses. Un double défi est donc posé : (i) apporter des éléments décisionnels au design de turbines en utilisant les modèles à l’état de l’art ; (ii) améliorer la modélisation en l’approchant de plus en plus aux phénomènes physiques en jeu, en exploitant les possibilités ouvertes par le calcul haute performance (CHP).

Détail de l’offre :