Contribution à l'étude de la condensation en contact direct entre deux fluides durant l'injection de secours lors d'un accident de process

Abstract

Le phénomène de la condensation en contact direct (DCC) se manifeste dans la branche froide d'un réacteur nucléaire type PWR en cas de petite brèche dans le circuit primaire du circuit de refroidissement (SBLOCA) et mise en fonctionnement du système d'injection d'urgence. Le DCC dans un régime d'écoulement stratifié pourrait jouer un considérable exercice de la simulation par les codes CFD à cause du couplage intéressant entre la turbulence et le transfert interfaciale de chaleur et de masse. L'objectif essentiel de cette étude est le traitement numérique du DCC d'un écoulement horizontal stratifié dans un canal en 2D et 3D par la mise en valeur de la qualification, la validation et l'amélioration des modèles du code CMFD TransAT. Une nouvelle méthodologie de simulation dite (LEIS, Large-Eddy & Interface Simulation), implémentée dans le code a été appliquée pour le traitement numérique de la turbulence associée à l'approche de suivi d'interface (Level Set). Parmi les modèles de la turbulence et de transfert de chaleur et de masse, le modèle URANS, VLES et le modèle modifié de la surface divergée ont été choisis. Cette contribution s'adresse particulièrement à la validation des modèles interfaciales de changement de phase avec une spéciale correction de la fonction d'amortissement de la turbulence. Ce processus de qualification et de vérification a été réalisé dans des expériences analytiques des effets séparés et intégrales, répliques à échelle réduite de Thorpe & UCL, Hawac, Laokoon, Lim et Kaeri&Kaist. La méthodologie LEIS combiné aux modèles intefacials de la turbulence et de transfert de chaleur et de masse a été appliquée avec succès dans un écoulement stratifié en co-courant et en contre-courant en 2D et 3D. Dans cette étude, tous résultats des régimes de la surface libre lisse, transitoire et en vague du cas test de Lim en 2D ont été obtenus par le code et que ne sont jamais traités par d'autres auteurs. La prédiction des profils de température et de vitesses par le code CMFD TransAT avec ceux obtenus par le modèle analytique AKN de Biberg a été réalisée. Un désagrément entre les résultats numériques et ceux des données expérimentales a été observé. La déviation des profils de vitesses locales de l'eau a été corrigée par la modification de la fonction d'amortissement de la turbulence à l'interface. Les résultats numériques obtenus sont en bonne concordance avec ceux de l'expérience de Kaeri&Kaist pour les trois modèles de la condensation interfaciale à savoir surface divergence (SD), Surface Renewal (SR) and ASD avec VLES. Particulièrement, le modèle de changement de phase du renouvellement de la surface donne des résultats approchés. L'expérience de Kaeri&Kaist constitue un bon exercice que d'autre cas test de faible sous saturation (expérience de COSI et Topflow). L'application des modèles interfacials de condensation pour le cas de forte sous saturation (??T?_sub? 70 °K) est reste questionnable. On suggère à travers cette contribution qu'une modélisation de changement de phase doit être complétée par l'introduction du nombre de Jacob