Simulation d'explosions dans un contexte industriel : le défi des grandes dimensions (TotalEnergies / CERFACS)
Stage | Mécanique des fluides numérique | Combustion, Mécanique des fluides, Sécurité, Simulations informatiques de dynamique des fluides
Niveau requis : Master ou École d'ingénieur
Date de début : 1 février 2024
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 1 janvier 2024
Rémunération : 650€/mois
Contexte
L'évaluation des risques d'explosion est un enjeu majeur pour l'industrie. L'utilisation d'outils de simulation haute-fidélité comme la simulation aux grandes échelles des écoulements réactifs permet une capture fidèle de la physique du phénomène, aidant à la préparation de contre-mesures. La simulation d'explosions dans des systèmes de grandes dimensions, dépassant le mètre-cube, reste un défi rarement surmonté du fait de la disparité des échelles à représenter : des petites échelles liées à la flamme aux grandes échelles des dispositifs.
Mission
L'objectif du stage est d'évaluer les capacités du code de simulation aux grandes échelles AVBP [1], développé au CERFACS pour de nouvelles configurations d'explosion proches des questionnements industriels en termes d'échelles, d'obstacles, et de mélanges explosifs. Le stagiaire profitera donc d'une immersion dans l'équipe CFD du CERFACS (environ 80 personnes dont 45 thésards), en liaison avec l'équipe HSE de TotalEnergies. Dans un premier temps, les configurations à tester correspondent à des scénarios reproduits expérimentalement et pour lesquels des mesures de surpressions dues à l'explosion ainsi que des mesures de vitesse de propagation de flamme sont disponibles. Plusieurs scénarios sont à envisager, reproduisant les conséquences d'une fuite amenant à un mélange explosif de propane ou d'hydrogène, dans un ensemble d'obstacles modulables [2]. Ces configurations offriront une formation poussée à l'utilisation d'AVBP pour les phénomènes d'explosion. Dans un second temps, une réflexion plus générale sur l'applicabilité des outils aux explosions de grande échelle doit être mené, notamment en envisageant des configurations plus exotiques, clé pour le domaine de l'énergie et son futur : les systèmes de stockage de grande échelle Lithium-ion (BESS). Pour ces systèmes, pouvant être sujets à des emballements incontrôlés produisant des conditions explosives, développements et validations sont encore à proposer et une participation à ces étapes est prévue [3, 4].
Programme de travail
- Monter en compétence sur la physique des explosions
- Formation à l'utilisation d'AVBP en général, et dans le contexte explosion en particulier
- Simulation de scénarios d'explosion de grande dimension et validation versus expérimental, comparaison à des codes de calcul d'explosion existants (FLACS, …)
- Proposition et validation de stratégies pour des applications variées (BESS Li-ion)
Ce stage devrait se poursuivre par une thèse à partir d'automne 2024, en partenariat avec TotalEnergies.
Contacts
poinsot@cerfacs.fr , dounia@cerfacs.fr , duchaine@cerfacs.fr
