Couplage multi-échelle des solveurs CFD/poreux par la méthode de décomposition de domaine appliquée aux écoulements multidirectionnels

This thesis work is devoted to the development of a coupling method between a CFD code and a so-called "porous" code which is dedicated to the thermal-hydraulic modelling at the sub-channel scale of a nuclear reactor core. The partitioned domain decomposition method has been chosen for the coupling work. Two methods are applied, one with overlap and the other without, based on Multiplicative Schwarz and iterative Dirichlet-Neumann methods, respectively. An iterative fixed-point solving strategy is implemented with explicit and implicit algorithms using previous approaches as pre-conditioners. For the purpose of improving the data exchange between two non-conforming meshes, prolongation and restriction procedures have been developed.The verification of the coupling method has been performed on a set of test cases with increasing complexity to verify the influence of overlapping and non-overlapping approaches, the impact of explicit and implicit algorithms and the interoperability of the method. Moreover, the new prolongation and restriction procedures have shown their benefit in the coupling. Finally, the coupling method has been applied to a representative case simulating the flow in a nuclear reactor core, namely the MANIVEL experiment. Thus, first CFD calculations have been realized on this experiment to obtain reference data. Then, coupled simulation were carried out and compared with these references. Finally, prospective computations of a flow imbalance at the inlet of the assembly has been executed.Ce travail de thèse est consacré au développement d'une méthode de couplage entre un code CFD et un code dit "poreux" qui est dédié à la modélisation thermohydraulique à l'échelle moyenne dans un coeur de réacteur nucléaire. La méthode de décomposition de domaine partitionné a été retenue comme méthode de couplage. Deux approches sont utilisées, une avec recouvrement et l'autre sans qui se basent respectivement sur une méthode de Schwarz Multiplicative et une méthode itérative de Dirichlet-Neumann. Une stratégie de résolution itérative de type point fixe est adjointe aux précédentes approches avec deux algorithmes explicite et implicite. Pour améliorer les échanges de données entre deux maillages non-conformes, des procédures de prolongation et de restriction ont été développées.La vérification de la méthode de couplage a été réalisée sur un ensemble de cas test à complexité croissante afin de vérifier l'influence des approches avec et sans recouvrement, l'impact des algorithmes explicite et implicite et l'interopérabilité de la méthode. De plus, les nouvelles procédures de prolongation et de restriction ont montré leur bénéfice dans le couplage. Enfin, la méthode de couplage a été appliquée à un cas représentatif d'un écoulement dans un cœur de réacteur nucléaire, à savoir l'écoulement dans l'expérience MANIVEL. Ainsi, des premiers calculs CFD ont été réalisés sur cette expérience afin de disposer de données de références. Ensuite, des simulations couplées ont été réalisées et comparées avec ces références. Pour finir, des calculs prospectifs d'un déséquilibre de débit en entrée d'assemblage ont été réalisés