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Mercredi 18 décembre 2019, soutenance de thèse de Guillaume SAHUT - 09h00, Amphithéâtre K118, LEGI, site Bergès

La présentation portera sur la simulation numérique de l’ébullition sur maillages non structurés.

Thèse dirigée par :

Résumé
Cette thèse a pour objectif la simulation numérique du phénomène d’ébullition sur maillages non structurés. L’ébullition est le changement de phase des particules fluides de la phase liquide vers la phase vapeur sous l’action des flux thermiques à l’interface séparant les deux phases. Il s’agit donc d’un phénomène rencontré au sein d’écoulements diphasiques et piloté par le taux de transfert de masse à l’interface. Ce taux de transfert de masse est calculé à partir des flux thermiques de part et d’autre de l’interface. Cela implique donc la nécessité d’adopter une méthode de suivi d’interface très précise pour localiser l’interface à tout instant de la simulation. Les équations de Navier-Stokes sont alors couplées à l’équation de la chaleur par l’intermédiaire du taux de transfert de masse à l’interface. De telles simulations ont été menées par Tanguy et al. (J. Comput. Phys., 2014) sur des maillages cartésiens axisymétriques en deux dimensions. Dans cette thèse, nous étendons cette méthodologie à des maillages non structurés en trois dimensions (maillages composés de tétraèdres non réguliers utiles pour décrire des géométries complexes). Pour ce faire, nous avons développé un solveur spécifique dans le code YALES2 (code diphasique basé sur la méthode des volumes finis pour des maillages 3D non structurés). Le suivi de l’interface est assuré par la méthode Level Set. Le changement de phase engendre des discontinuités de vitesse et de pression à l’interface qui dépendent notamment du taux de transfert de masse. Ces discontinuités sont prises en compte par la méthode Ghost Fluid à l’aide de deux champs de vitesse et deux champs de température. Cette méthodologie étant déjà bien établie pour des maillages structurés cartésiens, l’apport de cette thèse réside dans la possibilité de simuler le changement de phase par ébullition sur des maillages non structurés en trois dimensions. Les spécificités des maillages non structurés ont nécessité de nombreux développements pour la réinitialisation de la fonction Level Set après advection, ainsi que l’utilisation d’opérateurs d’ordres élevés pour le calcul du taux de transfert de masse à l’interface. L’ensemble des développements proposés est finalement validé sur maillages non structurés à l’aide du cas-test analytique d’une bulle 3D en expansion dans un liquide surchauffé au repos.

Membres du jury :
- M. Sébastien TANGUY, Maître de Conférences, Université Paul Sabatier (Toulouse), Rapporteur
- M. Olivier DESJARDINS, Associate Professor, Cornell University (Ithaca, NY), Rapporteur
- M. Julien REVEILLON, Professeur des Universités, Université de Rouen, Examinateur
- M. François-Xavier DEMOULIN, Professeur des Universités, Université de Rouen, Examinateur
- M. Emmanuel MAITRE, Professeur des Universités, Grenoble INP, Examinateur
- M. Philippe MARTY, Professeur Emérite, Université Grenoble Alpes, Examinateur, Directeur de thèse
- M. Guillaume BALARAC, Maître de Conférences, Grenoble INP, Membre invité
- M. Giovanni GHIGLIOTTI, Maître de Conférences, Université Grenoble Alpes, Membre invité
- M. Vincent MOUREAU, Chargé de Recherche, Université de Rouen, Membre invité