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Une formation multidisciplinaire
L'école d'ingénieurs pour l'énergie, l'eau et l'environnement
Une formation multidisciplinaire

> Formation

Advanced Numerical Simulations (IEN / ME / M2-FME / M2-ENTECH) - 5EUS5SNA

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  • Volumes horaires

    • CM : 36.0
    • TD : -
    • TP : 44.0
    • Projet : -
    • Stage : -
    Crédits ECTS : 5.0
  • Responsables : Guillaume BALARAC

Objectifs

Connaissance du fonctionnement des codes de CFD (Computational Fluid Dynamics) modernes et application à la conception de systèmes de production d’énergie. L’utilisation avancée des grands codes nécessite la maîtrise de la physique des phénomènes simulés ainsi que celle des différents modèles impliqués et de leurs limitations (méthodes numériques, modèles de turbulence, géométries complexes, écoulements diphasiques…). La première partie de cet enseignement complète et intègre les connaissances vues en 1ère et 2ème année en mécanique des fluides et en simulation numérique des écoulements; elle est destinée à de futurs ingénieurs calcul ou ingénieurs R&D en numérique.
A l’issue de cette première partie, 3 spécialisations sont proposées selon le projet professionnel :
• approfondissement de la mise en œuvre experte de codes de calcul dans le contexte de la thermohydraulique,
• développement d’une expertise sur le volet « modèle géométrique » / maillage des simulations,
• ouverture vers l’optimisation pour l’ingénieur appliquée à la conception optimale de systèmes de production d’énergie.

Contenu

Partie 1 du module :
« CFD pour la conception de système de production d’énergie » (en anglais)

  • CM Turbulence et modélisation (E. Goncalvès), 9h
  • CM Ecoulements diphasiques (G.Balarac), 6h
  • CM Ecoulements instationnaires et/ou à géométries complexes (C. Corre), 5h
  • BE (12h) consacré à un mini-projet d’analyse, à l’aide de codes CFD, de systèmes de production d’énergie mettant en jeu des écoulements turbulents et/ou diphasiques et/ou instationnaire, éventuellement en géométries complexes.

Partie 2 du module :
Option 1 « Formation aux codes de thermohydrauliques »
Les différentes échelles de modélisation de la thermohydraulique des réacteurs nucléaire à eau sont présentées : échelle « système » qui représente tout le réacteur – circuit primaire et circuit secondaire - dans toutes les situations normales et accidentelles en monophasique et diphasique eau-vapeur ; échelle « composant » notamment pour étudier la thermohydraulique du cœur ; échelle locale ou « CFD » (Computational Fluid Dynamics) pour des zooms locaux utiles à certaines investigations. La méthodologie d’utilisation et d’interprétation des résultats de simulation est présentée sur un cas concret simplifié.
Option 2 « Simplification / intégration »
La génération de modèles pour des simulations multiples (thermique, structures, ...) est abordée au travers des principaux points suivants : échanges de modèles entre bureau d’études et département calcul ; opérateurs de simplification et d'idéalisation de modèles, intégrés dans un processus d’optimisation ; propagation de modifications pour le maintien de la cohérence de modèles CAO et simulation et pour les processus d’optimisation ; paramétrage des modèles d’optimisation.
Option 3 « Optimization for the design of energy systems »
Some selected optimization techniques are described in detail to develop an in-depth knowledge of the user-defined parameters upon which the engineer can play in order to maximize the performance of these techniques (faster convergence to a global optimum). Since the course is oriented towards engineering and not mathematical optimization the cost of the optimization process will be carefully analyzed and practicals means to reduce this cost by the use of surrogate models will be proposed and described. Selected optimization techniques will be applied to some multi-objective multi-parameter engineering problems and analysis tools such as parallel coordinates, self-organizing maps will be described and also applied. Techniques for robust design optimization will be finally reviewed in order to avoid selecting an over-sensitive optimal design. The lectures hours will systematically alternate with lab work sessions where real-life engineering optimization problems will be solved using the commercial software modeFRONTIER. Once skilled enough with the software, the students will apply it to the solution of a real-life optimal design problem on which they will write a full technical report.

Prérequis

Bonnes connaissances en mécanique des fluides (écoulements laminaires et turbulents), transferts thermiques, bases de simulation numérique des écoulements, introduction aux écoulements diphasiques.

Contrôles des connaissances

  • Crédits spécifiques : ce cours compte pour 6.0 ECTS pour les étudiants en Master 2 ENTECH (M2 ENTECH)
  • Crédits spécifiques : ce cours compte pour 6.0 ECTS pour les étudiants en Master 2 Fluid Mechanics and Energetics (M2 FME)

Examen destiné à vérifier l’acquisition individuelle de concepts clés et la maîtrise des outils d’analyse (1 partie commune, 1 partie fonction de l’option choisie en seconde partie de module).
Projet pour la première partie du module ainsi que pour les 2 options de la seconde partie du module.

Session normale / 1st session
Contrôle terminal / Final exam (CT) :

  • 1h épreuve écrite sur la partie commune / written exam on the common part "CFD for the design of energy systems"
  • 1h épreuve écrite sur l'option 1 / written exam on option 1 "Optimization for the design of energy systems"
    Contrôle continu / Continuous assessment (CC) :
  • rapport de projets pour la partie commune et les 2 options / project reports on each part and option of the course
  • uniquement contrôle continu pour l'option 2 / Only continuous assessment for option 2 "codes thermohydrauliques appliqués à l’énergie nucléaire"

Session de rattrapage / 2nd session
La note obtenue remplace la note de CT. Le CC n'est pas rattrapable.
Another written exam will replace the first one (CT). No retake for CC.

Si/if option 1 : CC 60% + CT 40%
Si/if option 2 : CC 100%

L'examen existe uniquement en anglais FR

Calendrier

Le cours est programmé dans ces filières :

  • Cursus ingénieur - M2 FME ENTECH - Semestre 9 (ce cours est donné en français et en anglais FR EN)
  • Cursus ingénieur - Ingénieur ME - Semestre 9 (ce cours est donné en français et en anglais FR EN)
  • Cursus ingénieur - Ingénieur IEN - Semestre 9 (ce cours est donné en français et en anglais FR EN)
  • Cursus ingénieur - M2 FME Recherche - Semestre 9 (ce cours est donné en français et en anglais FR EN)
cf. l'emploi du temps 2019/2020

Informations complémentaires

Code de l'enseignement : 5EUS5SNA
Langue(s) d'enseignement : FR FR

Vous pouvez retrouver ce cours dans la liste de tous les cours.

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mise à jour le 8 février 2017

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes