Modelisation et simulation des dispositifs de ventilation dans les stockages de dechets radioactifs

Yumeng Zhang 1, 2
1 COFFEE - COmplex Flows For Energy and Environment
CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée , JAD - Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné : UMR7351
Résumé : L'objectif de cette thèse est de fournir des modèles et des outils de simulation pour d'écrire les échanges de masse entre les circuits de ventilation (galeries) et les milieux poreux des ouvrages souterrains d’enfouissement des déchets nucléaires. La modélisation prend en compte le couplage à l’interface poreux-galerie entre les écoulements liquide gaz compositionnels dans le milieu poreux constituant le stockage et les écoulements gazeux compositionnels dans le milieu galerie libre. Dans le chapitre 1 on étudie trois différentes formulations de l’écoulement gaz liquide compositionnel dans le milieu poreux dont on montre l’équivalence du point de vue des transitions de phases. Ces formulations sont comparées num´eriquement sur des cas tests 1D puis 3D discrétisés en espace par le schéma Vertex Approximate Gradient (VAG). Le Chapitre 2 se concentre sur un modèle réduit couplant les écoulements diphasiques compositionnels 3D en milieu poreux et l’écoulement monophasique compositionnel 1D dans la galerie. Il suppose que l’extension longitudinale de la galerie est grande par rapport à son diamètre. Le modèle poreux prend aussi en compte les échanges entre un réseau de fractures discrètes de co-dimension 1 et le milieu matriciel environnant. Le schéma VAG est étendu afin de prendre en compte le couplage entre les écoulements 3D dans la matrice, 2D dans le réseau de fractures discrètes et 1D dans la galerie. La convergence de cette discrétisation est étudiée dans le cas du modèle linéaire monophasique stationnaire ainsi que dans le cas d’un modèle non linéaire couplant l’équation de Richards à l’écoulement 1D monophasique ou de type traceur dans la galerie. Différents cas tests correspondant au jeu de données Andra sont présentés.Le chapitre 3 développe un algorithme de point fixe pour résoudre le couplage entre les écoulements gaz liquide dans le milieu poreux et l’écoulement gazeux libre dans la galerie. Cet algorithme repose sur la compréhension des couplages forts et faibles dans le système. Il consiste à résoudre, dans une première étape, l’écoulement dans le milieu poreux couplé aux équations de convection diffusion sur les fractions molaires dans la galerie à vitesse fixée. Dans une deuxième étape, connaissant le flux total à l’interface, il résout les équations de Navier Stokes pour déterminer la vitesse et la pression dans la galerie. Cet algorithme est étudié sur différents cas tests posés par l’Andra et les solutions obtenues sont comparées à celles du modèle réduit du chapitre précédent. Pour cela, l’épaisseur de la couche limite visqueuse en concentration d’eau dans la galerie est approchée par une approximation diagonale basse fréquence de l’opérateur de Steklov Poincaré associé à l’équation de convection diffusion à vitesse fixée dans la galerie.
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Thèse
Equations aux dérivées partielles [math.AP]. UNS, 2015. Français
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Contributeur : Thierry Goudon <>
Soumis le : lundi 22 février 2016 - 19:01:35
Dernière modification le : jeudi 11 janvier 2018 - 16:54:45
Document(s) archivé(s) le : lundi 23 mai 2016 - 10:29:20

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Citation

Yumeng Zhang. Modelisation et simulation des dispositifs de ventilation dans les stockages de dechets radioactifs. Equations aux dérivées partielles [math.AP]. UNS, 2015. Français. 〈tel-01273148〉

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