Unsteady interfacial coupling of two-phase flow models
Couplage interfacial instationnaire de modèles diphasiques
Résumé
The primary coolant circuit in a nuclear power plant contains several distinct components (vessel, core, pipes,...). For all components, specific codes based on the discretization of partial differential equations have already been developped. In order to obtain simulations for the whole circuit, the interfacial coupling of these codes is required. The approach examined within this work consists in coupling codes by providing unsteady information through the coupling interface. The numerical technique relies on the use of an interface model, which is combined with the basic strategy that was introduced by Greenberg and Leroux in order to compute approximations of steady solutions of non-homogeneous hyperbolic systems. Three different coupling cases have been examined: (i) the coupling of a one-dimensional Euler system with a two-dimensional Euler system; (ii) the coupling of two distinct homogeneous two-phase flow models; (iii) the coupling of a four-equation homogeneous model with the standard two-fluid model.
Le circuit primaire d'une centrale nucléaire est composé d'un ensemble d'éléments très différents (cuve, coeur, réseau de conduite ...). A chacun de ces éléments correspond actuellement un ou plusieurs codes de calcul spécifiques basés sur des systèmes d'équations aux dérivées partielles spécifiques. Afin de permettre la simulation des écoulements diphasiques dans l'ensemble du circuit primaire, il faut envisager de coupler ces différents codes. L'approche proposée dans ce travail de thèse est de coupler les codes grâce à un échange d'information interfaciale instationnaire. Des flux numériques sont calculés au niveau des interfaces de couplage et servent de conditions aux limites à chacun des codes. Les méthodes permettant le calcul des flux de couplage sont dérivées du formalisme de Greenberg-Leroux proposé dans le cadre du décentrement des termes sources des systèmes hyperboliques non-homogènes stationnaires, et font intervenir un modèle d'interface. Trois cas de couplage ont été examinés : (i) le couplage du système des équations d'Euler en dimension un et deux ; (ii) le couplage de deux modèles diphasiques homogènes distincts ; (iii) le couplage d'un modèle homogène à quatre équations et du modèle bi-fluide standard.