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Étude de boucles de circulation naturelle diphasique cryogéniques

Spécialité

Mécanique des fluides

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Ingenieur/Master

Unité d'accueil

Candidature avant le

04-04-2017

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

BAUDOUY Bertrand
+33 1 69 08 42 07

Autre lien

Résumé/Summary

Sujet détaillé/Full description

L'objectif du stage est d'étudier des écoulements de fluide cryogénique (hélium, azote, Néon, ...) à la pression atmosphérique dans des boucles de circulation naturelle. Ce type de boucles cryogéniques est utilisé pour refroidir des systèmes cryo-magnétiques utilisant des supraconducteurs à haute température critique. Le dimensionnement thermo-hydraulique de ce type de système de refroidissement nécessite la connaissance des transferts de masse et de chaleur. Cette étude s'appuie sur des études expérimentales qui seront réalisées sur deux stations d'essai: une boucle de circulation ouverte de 2 m de haut et boucle de circulation fermée de 30 cm actuellement en fonctionnement. L'étude expérimentale a pour but principal de mesurer les différences de température en paroi et la variation de pression le long du tube, ainsi que les débits massiques (liquides et vapeur), afin de caractériser des grandeurs caractéristiques de l'écoulement comme les coefficients d'échange de chaleur et de frottement pariétaux. Avec l'aide de l'équipe technique, l'étudiant participera aux sessions expérimentales (montage, instrumentation, prise de données) et analysera les résultats expérimentaux. On étudiera l'influence des différents organes du système de refroidissement comme le séparateur de phase, la rehausse ou le diamètre des tubes et des paramètres de fonctionnement de la boucle comme la pression et le flux de chaleur pariétal. Une modélisation numérique représentant l'écoulement diphasique dans la boucle sera demandée avec un code développé sous Comsol© pour compléter l'étude expérimentale où l'on étudiera différents modèles d'écoulement (modèle homogène et à phases séparées). Une attention particulière sera portée sur la modélisation des échanges de chaleur, en régime mixte (convection naturelle et convection forcée monophasiques) et en régime d'ébullition nucléée, sur la paroi chauffée.

Mots clés/Keywords

Diphasique, thermique, convcetiohn, cryogénie, numérique

Compétences/Skills

Station expérimentale en azote liquide et modélisation Comsol

Logiciels

-Comsol, Labview
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