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Mécanique & Industries
Volume 8, Number 2, Mars-Avril 2007
Les journées AUM 2006, La Rochelle
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Page(s) | 133 - 142 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/meca:2007031 | |
Published online | 11 July 2007 |
Une méthode d'homogénéisation pour l'analyse modale d'un réacteur nucléaire avec modélisation des structures internes et de l'interaction fluide/structure
A homogenisation method for the modal analysis of a nuclear reactor with internal structures modelling and fluid-structure interaction coupling
1
DCN Propulsion, Service Technique et Scientifique, 44620 La Montagne, France
2
CEA Saclay, Laboratoire d'Étude Mécanique et Sismique, 91191 Gif-sur-Yvette, France
Auteur de correspondance : jean-francois.sigrist@dcn.fr
Reçu :
1
Septembre
2006
Accepté :
23
Janvier
2007
Les méthodes d'homogénéisation ont été utilisées de façon assez courante dans l'industrie nucléaire, en particulier pour la modélisation des faisceaux de tubes. L'application de cette approche à la modélisation numérique d'un réacteur nucléaire, avec prise en compte des effets de couplage et de confinement induits par la présence des structures internes du réacteur, est étudiée dans le présent article. La modélisation est ainsi basée sur une approche homogénéisée de l'interaction fluide/structure entre les structures internes, réparties de façon périodique dans le réacteur, et le fluide contenu entre la structure constituant l'enveloppe résistante et la structure de supportage du cœur. Les bases théoriques de l'approche homogénéisée sont rappelées dans un premier temps et la méthode est ensuite détaillée dans le cas de structures rigides périodiques. La validation numérique de l'approche couplée est établie par comparaison entre une modélisation tridimensionnelle "complète" du réacteur avec détail de la géométrie des structures internes et des espaces fluides et une modélisation bidimensionnelle "réduite" utilisant un fluide homogène équivalent. L'importance des effets de confinement est ainsi mise en évidence dans le cas industriel étudié.
Abstract
A homogenisation method is presented and validated in order to perform the dynamic analysis of a nuclear pressure vessel with a “reduced” numerical model accounting for inertial fluid-structure coupling and describing the geometrical details of the internal structures, periodically embedded within the nuclear reactor. Homogenisation techniques have been widely used in nuclear engineering to model confinement effects in reactor cores or tubes bundles. Application of such techniques to reactor internals is investigated in the present paper. The theory bases of the method are first recalled. Adaptation of the homogenisation approach to the case of reactor internals is then exposed: it is shown that in such case, confinement effects can be modelled by a suitable modification of classical fluid-structure symmetric formulation. The method is then validated by comparison of 3D and 2D calculations. In the latter, a “reduced” model with homogenised fluid is used, whereas in the former, a full finite element model of the nuclear pressure vessel with internal structures is elaborated. The homogenisation approach is proved to be efficient from the numerical of view point and accurate from the physical point of view. Confinement effects in the industrial case can then be highlighted.
Mots clés : Interaction fluide / structure / analyse modale / méthode d'homogénéisation / application industrielle
Key words: Fluid-structure interaction / modal analysis / homogenisation method / industrial application
© AFM, EDP Sciences, 2007
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