Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le dimensionnement vibratoire de capacités nucléaires est un enjeu technique majeur pour cette industrie. Le fluide contenu par ces structures modifient leur comportement dynamique et est à l’origine d’excitations vibratoires. Cet article propose une introduction générale aux techniques de simulations des interactions fluide/structure, présentant des méthodes accessibles aux ingénieurs ou des approches nouvelles et émergentes, contribuant à améliorer la précision ou la polyvalence des calculs, ou à optimiser les ressources computationnelles nécessaires aux simulations.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
The vibratory design of nuclear capacities is a major technical issue for this industry. The fluid contained in these structures may modify their dynamic behaviour and may induce vibratory excitations. This article provides a general introduction to fluid/structure interaction simulation techniques, presenting methods that are accessible to engineers, as well as new and emerging approaches, which contribute either to improving the accuracy or versatility of calculations, or to optimising the computational resources needed for simulations.
Auteur(s)
-
Jean-François SIGRIST : Ingénieur, journaliste scientifique - (eye-π) Tours – France
INTRODUCTION
Éléments mécaniques des centrales de production d’énergie électrique ou de réacteurs de propulsion embarqués, les capacités nucléaires (cœurs de réacteurs, échangeurs de chaleur, etc.) sont dimensionnées selon un cahier des charges fixant des performances d’efficacité, de longévité et de sûreté de fonctionnement. Leur comportement vibratoire fait l’objet d’une attention particulière en phase de conception – et d’exploitation – des centrales et réacteurs.
Les méthodes de dimensionnement vibratoire de ces systèmes sont contraintes par des textes réglementaires, et établies à l’aide de résultats d’essais et de retours d’expérience et validées par des autorités de sûreté. Certaines méthodes se fondent sur des calculs numériques, rendus possibles par le développement et l’amélioration constante des techniques numériques. Dans ce contexte, la simulation numérique est un outil de plus en plus utilisé en phase de conception pour démontrer et pour justifier les performances vibratoires. Cet article, qui s’adresse principalement à de jeunes ingénieurs et chercheurs du domaine, propose un état de l’art succinct des approches analytiques et numériques accessibles pour l’étude des vibrations dans des capacités nucléaires.
Le lecteur trouvera ces références dans la rubrique « Pour en savoir plus » associée à cet article. Une bibliographie supplémentaire et des liens vers des sites internet lui proposent des ressources utiles afin d’approfondir ses connaissances sur le sujet.
Le lecteur trouvera également en fin d'article un glossaire des sigles utilisés.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
dynamic analysis | modelling | fluid-structure interaction | nuclear capacities
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Méthodes de dimensionnement des capacités
En anglais
1. Capacités nucléaires
1.1 Des structures complexes soumises à de fortes contraintes opérationnelles
Les capacités nucléaires, cœurs de réacteur ou échangeurs de chaleur (figure 1), sont des éléments mécaniques centraux des systèmes de production d’énergie, lesquels équipent par exemple des centrales électriques pour la génération d’électricité ou des sous-marins pour la propulsion du navire.
Ces systèmes sont des éléments critiques pour l’industrie nucléaire (et de procédés, comme la chimie, le pétrole, etc.) :
-
ils sont marqués par une grande complexité structurelle, car constitués de nombreuses pièces (calandre, tubes, grilles, injecteurs, séparateurs, etc.) et véhiculant des fluides (eau, vapeur ou diphasiques) dans des conditions de températures et de pression très variées ;
-
ils sont conçus en réponse à un cahier des charges souvent très exigeant en termes de performances thermiques (assurer les transferts d’énergie entre deux circuits) ou hydrauliques (faciliter les écoulements au sein des géométries complexes), de tenue mécanique dans des conditions normales (inhérentes à l’exploitation des systèmes) ou exceptionnelles (comme dans le cas de sollicitations sismiques) et de contraintes de construction (au coût le plus faible possible) ou d’exploitation (à compacité la plus grande, par exemple pour des systèmes embarqués).
1.2 Risques vibratoires dans les capacités nucléaires
La maîtrise du comportement vibratoire associé au fonctionnement de ces capacités est un enjeu scientifique et technique majeur pour les concepteurs et les exploitants des installations nucléaires, en raison des exigences de sûreté, d’efficacité et de fiabilité de fonctionnement.
Il est d’usage de distinguer deux grands types de comportement vibratoire pour les capacités nucléaires :
-
en situation « normale », les vibrations peuvent être provoquées par :
-
les écoulements de fluide qu’elles contiennent (excitation turbulente, couplage mécanique fluide/structure, etc.),
-
les...
-
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Capacités nucléaires
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PETTIGREW (M.J.), TAYLOR (C.E.) - Vibration Analysis of Shell-and-Tube Heat Eexchangers : An Overview – Part 1 : Flow, Damping, Fluidelastic Instability/Part. 2 : Part 2 : Vibration Response, Fretting-wear, Guidelines. - Journal of Fluids and Structures, 18, p. 469-483/485-500 (2003).
-
(2) - LIU (L.), et al - The Fluidelastic Instability of Concentric Arrays of Tube Bundles Subjected on Cross-Flows, Pressure Vessel and Piping. - Prague (2018).
-
(3) - BLEVINS (R.D.) - Formulas for Natural Frequency and Mode Shape. - Krieger (2001).
-
(4) - SIGRIST (J.F.), GARREAU (S.) - Dynamic Analysis of Fluid-Structure Interaction Problems with Spectral Method Using Pressure-Based Finite Elements. - Finite Element Analysis in Design, 43, p. 287-300 (2007).
-
(5) - SIGRIST (J.F.), BROC (D.) - Dynamic Analysis of a Tube Bundle with Fluid-Structure Interaction Modelling Using a Homogenisation Method. - Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 197, p. 1080-1099 (2008).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
« Hybrider la simulation numérique et l’intelligence artificielle » – Inria, 26 septembre 2022.
https://www.inria.fr/fr/hybrider-la-simulation-numerique-et-lintelligence-artificielle
« Immersed Boundary Method » – Science Direct, 2022.
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/immersed-boundary-method
« Lattice Boltzmann Method » – Science Direct, 2022.
https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/lattice-boltzmann-method
« Vibrations transmises à l’ensemble du corps » – Institut national de recherche et de sécurité,...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
