CEA/DEN   CEA/DEN 1 11

Service for Fluid Modelling and Studies

• Born in 2001

D. Caruge : Head of  Service (daniel.caruge@cea.fr)J. Segré : Scientific Assistant (jacques.segre@cea.fr)

   CEA/DEN   CEA/DEN 2 22

SFME : 70 engineers­researchers 5 Laboratories

60 fluid mechanic researchers

+ 10 software architecture developers 

12 PH­D

~20 students per year

•Expertise in fluid mechanics, mainly devoted to nuclear applications•Numerical modelisation•Coupled multiphysics problems and methodologies•Software Architecture •Experimental activities•Reactor & Cycle

   CEA/DEN 32005­2008

SFME

LEEF Laboratoire d’Etudes Expérimentales des Fluides

Chef du laboratoire  Isabelle Tkatschenko  35 21Secrétaire                   Véronique LECHOPIED  66 99   Fax  82 29

LETR Laboratoire d’Etudes Thermiquesdes Réacteurs

Chef du laboratoire    Gallo Danielle             21.61   Secrétaire               Marie­Claude ROLLAND     66.56 Fax  85.68

LMSC Laboratoire de Simulation des Ecoulements et Transferts

Chef du laboratoire    Philippe MONTARNAL       25 75Secrétaire              Marie­Claude ROLLAND    66.56   Fax 52.42

LGLS Laboratoire de Génie Logiciel et de Simulation

Chef du laboratoire  Vincent BERGEAUD  73.20Secrétaire            Evelyne Macanda   91 10  Fax  52 42

SFMEService Fluides numériques, 

Modélisation et Études

Chef du Service              Daniel CARUGE                 91.12Adjoint              Emmanuel DORLET            91.17Assistant Scientifique         Jacques SEGRE                 48.00Secrétaire       Évelyne MACANDA         91.10 Fax : 96.96

LTMF Laboratoire d’études des Transferts et de Mécanique des Fluides

Chef du laboratoire  Alain BENGAOUER           59 36Secrétaire            Véronique LECHOPIED   66 99  Fax  82.29

Fluid mechanics and thermal transfers

Software architectures 

& Uncertainties

Reactor Studies

Gestion des études et des données, persistance, IHM

Géométrie Maillage

Coupleur de codes de calcul

Modèled’échange de données

Intégration Post­traitementVisualisation

LTMFLTMF

LEEFLEEFExperimental Studies

Hydogeology &Waste repository

   CEA/DEN   CEA/DEN 4 44

Fluid Dynamic Codes

Legacy codes of SFME

• CAST3M TH monophasic, multi-species, natural circulation, flows in porous media, structure analysis, R&D platform and industrial applications(IRSN, ANDRA,…)

• MOLINA Rotating flows in UCG process

• FLICA-4 TH 2 phase flow in reactor cores, industrial code (AREVA, IRSN, TechnicAtome)

•  OVAP TH 3D 2-phase flow CMFD, R&D platform

• TRITON DSN code

   CEA/DEN   CEA/DEN 5 55

SCIENTIFIC SOFTWARE PLATFORMS

• Main Objectives : rationalisation, perpetuate, coupling, analysis, quantification…

• Platform for computational codes and coupling for multiphysics : SALOME

• Platform for waste repository simulation :AlliancesSHORT.ppt

• Platform Neptune, 2-Phase flow « multi-scale » thermalHydraulics

   CEA/DEN   CEA/DEN 6 66

 The SALOME platform

Post

CAD InterfaceCAD modeling

Cleaning Properties

MeshingS

upervisionSolver

CADSystem

Visualization

• Platform for developing generic pre and post processing and providing an efficient environment for coupled mutiphysics and multiscale numerical simulations

OPEN SOURCE SOFTWARE within the frame of  EDF­ CEA co­development and the RNTL project :SALOME

http://www.salome­platform.org

   CEA/DEN   CEA/DEN 7 77

Objectives

• improving inter­operability between CAD modelling and calculation codes

•  allowing chaining and coupling between calculation codes, in heterogeneous environments 

•  providing a generic, efficient and user­friendly interface, contributing to reducing of costs and delays for studies

•  enhancing code or portion of codes re­using (component approach)

•  sharing developments of non critical (pre and post­processors) functions within the frame of numerical simulation

   CEA/DEN   CEA/DEN 8 88

THE ALLIANCES PROJECT• Simulation Platform for Nuclear Waste Repository for CEA & Andra :

– Performance & Safety Studies – R&D in modeling and numerics– Capitalisation of knowledge 

• Integration of the best codes for the following simulations:

– Hydraulics saturated & unsaturated zone, RN migration– Coupling Transport Geochemistry– Operational Model– Aeraulics, Thermalmechanics, Thermalhydraulics

• Sharing the means : 

– Shared developement CEA­Andra– Mixed team

Transport use case with anisotropic factor of 104

 MHFE (left), new VF (right), Non convergence avec VF MPFA

   CEA/DEN   CEA/DEN 9 99

New multiscale 2­Phase flow platform 

System

3D local 

DNS

3D porous

Co-developped byCEA (SAC-GRE-CAD)-EDF AREVA-IRSN

Integrating existing codes+ R&D for new models+ smart experiments

   CEA/DEN   CEA/DEN 101010

Radial cut

Fuel element

Experimental : research reactor RJH Targeted fast neutron flux in the core 

• requires to minimize moderator mass (light water)• Induces a very high specific power

In the Thermal­Hydraulic point of view, this means :

• Thin channels (to increase heat exchange surface)• Very high flow rates • Very high heat fluxes

The present design provides the following bc:

• Channel clearance: < 2 mm• Flow velocity: around 15m/s• Thermal heat flux: up to 5.3 MW/m²

   CEA/DEN   CEA/DEN 111111

Gas : Helium

Mass flow : 1 g/s

injection Duration : 1800 s

Temperature injection : Tamb

Total injected Mass : 1.8 kg

H2 leakages studies in a closed media

   CEA/DEN   CEA/DEN 121212

OVAP: R&D platform• Object Oriented Design

•System of equations :– 3 equations (HEM) model – 4 equations (HRM) model (FLICA­4 model)–  two­fluid model (6 eqs)

• transport equations about interfacial area concentration

• MUSIG model–  general multi­field model –  turbulent flow modeling capabilities

• mixing length model (Buleev model) suited for plane channel calculations 

• k­L

•  k­epsilon (standard or low­Reynolds number model)•Closures (local & porous scale)

•VF numerical methods