Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




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Mardi 8 janvier 2019 à 11h00 en amphi K118

Mauricio Tano-Retamale, LPSC, Grenoble

Titre/Title : Modélisation multi-échelles multi-physique des liquides de refroidissement à base de sels fondus et leurs applications.

Contact : Cyrille Bonamy (service Info)

Résumé/Abstract : Le présent séminaire abordera des aspects multi-physiques et multi-échelles de la modélisation des caloporteur de type sels fondus. Ces caloporteurs ont été récemment proposés pour des applications énergétiques, telles que les unités de stockage d’énergie thermique, les installations de concentration solaire et la production d’énergie nucléaire, entre autres. Ces types de colporteurs sont ainsi intéressants car ils nous permettent d’augmenter les températures de fonctionnement des systèmes énergétiques, sans une augmentation sensible de la pression ou des processus de dégradation thermique. Par conséquence, ça nous permette d’augmenter les rendement dans la conversion de l’énergie, tout en réduisant potentiellement les contraintes mécaniques des matériaux. Au cours de ce séminaire, je présenterai les travaux de recherche sur les sels fondus que nous avons effectués au cours de mon doctorat au LPSC-Grenoble au cours des années 2015-2018.

Dans la première partie du séminaire, une idée générale des modèles nécessaires pour les colporteurs de type sels fondus sera présentée. Ensuite, la modélisation de la turbulence et le processus de changement de phase seront abordés plus en détail. En premier lieu, on examinera le développement de la turbulence dans les sels fondus. Dans cette section, nous examinerons un ensemble de modèles turbulents de type RANS non-linear eddy viscosity. Ces modèles offrent un bon compromis entre précision et les coûts de calcul, ce qui les rend très utiles pour les tâches de conception. De plus, le outil GEATFOAM sera présenté. Il s’agit d’un outil développé sur la plate-forme OpenFOAM® qui nous permet de générer automatiquement des modèles RANS non-linear eddy viscosity adaptés pour des conditions d’écoulement spécifiées a priori. Dans la section suivante, nous examinerons les aspects multi-échelles du processus de changement de phase (solidification / fusion) des sels fondus. Un modèle multi-échelles couplé, capable de capturer l’influence des différentes échelles au cours du processus de changement de phase sera présenté. Les détails de l’implémentation numérique de ce modèle dans OpenFOAM® seront également fournis. De plus, les expériences qui nous ont permis de tester les modèles développés seront également présentées pour les modèles de turbulence et de changement de phase..

En résumé, l’objectif principal de ce séminaire est de présenter les progrès scientifiques réalisés dans la modélisation des liquides de refroidissement à sels fondus, ainsi que les points ouvertes auxquelles il faut répondre pour envisager de nouvelles améliorations de la technologie des sels fondus.

Title: Multiphysics multiscale modeling of molten salt coolants and applications.

The present seminar will deal with the multiphysics and multiscale aspects of when modeling molten salt coolants. These coolants has been addressed due to a large and rising interest in using them for modern energy applications, such as thermal energy storage units, solar concentration facilities, and for nuclear power production, between others. These sort of coolants are interesting since they allow us to increase the operating temperatures of energy storage and conversion systems, without significant upsurges in their pressure or in the thermal degradation processes of the coolant. This, in turn, allows us to increase the energy conversion efficiency, while potentially reducing the mechanic constraints on materials. During this seminar, I will present the research work on molten salts that we have performed during my Ph.D. thesis at LPSC-Grenoble during the years 2015-2018.

In the first part of the seminar, a general idea of the models needed for molten salt coolants of coolants will be presented. Then, the turbulence modeling and the phases change process will be addressed in further detail. In the first place, the development of turbulence in molten salts will be examined. In this section, a set of RANS non-linear eddy viscosity turbulent models will be examined. This sort of models provides a good compromise between precision and computational cost, making them very useful for industrial design tasks. Furthermore, the GEATFOAM will be presented. This is a tool developed on the OpenFOAM® platform that allows us to automatically generate adapted non-linear eddy-viscosity turbulent models for a-priori specified flow conditions. In the next section, the multiscale aspects of the phase change process (solidification/melting) in molten salts will be examined. An adapted multiscale-coupled model, which is able to capture the influence of the different scales during the phase change process will be presented. The details of the numerical implementation of this model in OpenFOAM® will also be provided. In addition, the experiments that allows testing the models developed will also be presented for both sections.

In summary, the main objective of this seminar is to present the scientific progress that have been done in modeling molten salt coolants, as well as the open research questions that have to be answered to envision further improvements in the molten salt coolant technology.