Modélisation des performances aérothermodynamiques des turbines à vapeur nucléaires N4 et EPR F/H EDF

La production du parc nucléaire français se fait de manière de plus en plus flexible depuis plusieurs années, et cette évolution sera encore plus marquée dans le futur.

Dans ces conditions, les contraintes d’exploitation peuvent affecter la tenue et la durée de vie des différents composants des turbines à vapeur à cause de la dégradation des conditions mécaniques, thermiques ou aérothermodynamiques induites lors des transitoires de forte amplitude et des fonctionnements à charges partielles.

Des pertes des rendements et des risques mécaniques accrues apparaissent à cause des écoulements désadaptés (recirculations, décollements, couplages aéroélastiques).

EDF souhaite modéliser le comportement aérodynamique des turbines à vapeur en fonctionnement hors-nominal. Pour les études aérothermodynamiques (CFD) des turbines à vapeur, le département MFEE (Mécanique des Fluides, Energie et Environnement) d’EDF R&D utilise plusieurs outils, notamment le code 3D elsA développé à l’ONERA et le code 1D Doria développé en interne.

Les objectifs du stage sont :

• se familiariser avec la technologie des turbines à vapeur, les
modélisations disponibles à EDF R&D et la phénoménologie
des écoulements en fonctionnement nominal et hors-nominal 

• prendre en main des outils de CAO, maillage, calcul
aérothermodynamique et post-traitement: Autogrid, elsA, Doria,Tecplot 

• réaliser des maillages raffinés en suivant la méthodologie développée dans le stage précédent 

• réaliser des calculs paramétriques stationnaires des modèles
aérodynamiques 3D elsA des corps BP des tranches N4 1450
MW et EPR 1650 MW, en variant le débit d’entrée et la pression de sortie   

• améliorer le calage des modélisations 1D Doria à partir des résultats 3D elsA pour les lois de détente et les degrés de réaction par étage.