École Nationale Supérieure de
Techniques Avancées

Résumé

Cette étude documente le travail réalisé sur l’optimisation topologique d’un diffuseur. Avec le logiciel STAR-CCM+, des simulations numérique de la mécanique des fluides (CFD) sont réalisées en utilisant les équations de Navier-Stokes moyennées (méthode RANS) pour la modélisation de la turbulence. Tout d’abord une revue de littérature est faite sur les diffuseur et les méthodes numériques existantes pour modéliser leurs écoulements. Cette étude met en avant certains paramètres géométriques ayant une influence sur l’écoulement dans le diffuseur comme le rayon de courbure du diffuseur ou bien son angle d’ouverture. Un modèle de turbulence est nécessaire pour modéliser le phénomène de recirculation présent dans l’écoulement. Après comparaison, le modèle développé par Framatome est complété par le modèle SST k-omega comme cela est suggéré dans la littérature. On observe des différences dans la modélisation de l’écoulement qu’il est intéressant d’explorer. L’approche de Framatome pour la modélisation des éléments combustibles est une méthode qui inclue des paramètres spécifiques pour un modèle de turbulence k-epsilon quadratique. Ce modèle a été développé dans les années passées pour les écoulements dans les assemblages combustible et pour les calculs de pertes de charges. Ce modèle inclus aussi des paramètres spécifiques pour le maillage. Des études indépendantes sur chaque paramètre important (rayon de courbure, angle d’ouverture, écart entre chaque obstacles) révèlent des tendances générales. Ces paramètres vont être combinés dans le solveur OpenTurns pour trouver le jeu de paramètre optimal. L’optimisation étant faite sur une fonction coût définit à partir de deux objectifs principaux: minimiser la perte de charge et homogénéiser le flux.