Thèse Interaction Fluide-Structure dans des Mélanges Théorie Simulations Numériques et Expériences H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut Polytechnique de Paris École polytechnique École doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris Laboratoire de recherche : CEA/STMF - Service de Thermohydraulique et de Mécanique des Fluides Direction de la thèse : Romain LAGRANGE ORCID 0000000269962019 Début de la thèse : 2027-01-13 Date limite de candidature : 2026-12-31T23:59:59 Ce projet de doctorat s'inscrit dans le cadre de l'étude des interactions fluide-structure (IFS) dans des écoulements diphasiques complexes, avec une attention particulière portée aux générateurs de vapeur des centrales nucléaires. Dans ces systèmes, les écoulements liquide/gaz, souvent porteurs d'impuretés et de particules solides en suspension, induisent des vibrations intenses des tubes en U. Ces phénomènes vibratoires peuvent conduire à l'usure accélérée, voire au percement des tubes, avec des conséquences majeures pour la sûreté et la durabilité des installations. L'objectif de la thèse est de développer une compréhension multi-échelle des mécanismes couplés entre dynamique diphasique, transport de particules et réponse vibratoire des structures.
Le projet explorera en particulier le rôle des interfaces et de la présence de particules dans la modification des efforts hydrodynamiques sur les tubes. La prise en compte de la nature complexe des écoulements (diphasiques, chargés en particules) sera essentielle pour caractériser et prédire l'amplitude et le spectre des
vibrations induites. L'interaction entre plusieurs tubes vibrants dans un écoulement multiphasique sera également étudiée, afin d'identifier des mécanismes collectifs de résonance ou d'amplification.
La modélisation combinera des approches analytiques (coordonnées bisphériques, méthodes de perturbations, décomposition de Helmholtz) et des simulations numériques avancées avec TrioCFD, le code du CEA dédié aux IFS et aux écoulements diphasiques. Une attention particulière sera portée à la confrontation avec des données expérimentales issues d'installations représentatives des générateurs de vapeur, telles que les maquettes DIVA et TITAN du CEA. En parallèle, une collaboration internationale avec le Massachusetts Institute of Technology permettra de tester et d'adapter les modèles développés à d'autres
contextes d'application, tels que la dynamique des bioaérosols et la propagation des agents pathogènes (virus transportés par les fluides), mettant en évidence la transversalité des approches entre applications énergétiques et médicales, ainsi que l'ouverture internationale du projet. À terme, le projet vise à fournir une plateforme intégrée de simulation et d'analyse pour les écoulements diphasiques et leur interaction avec des structures flexibles. Les retombées sont attendues tant pour la sûreté nucléaire (maîtrise des vibrations et de l'usure dans les générateurs de vapeur) que pour la compréhension de la dispersion de particules et d'agents biologiques dans les fluides complexes. Contexte industriel (écoulements dans les générateurs de vapeur) et académique (dynamique des fluides viraux) Théorie, numérique, expériences

Candidat déjà identifié