Informations générales
Entité de rattachement
Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.
Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).
Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.
Référence
2022-24862
Description de l'unité
Au sein du DM2S (Département de Modélisation des Systèmes et Structures), le STMF (Service de Thermohydraulique et de la Mécanique des Fluides) :- conçoit, développe et qualifie les logiciels de simulation de thermohydraulique et de mécanique des fluides pour les réacteurs et installations nucléaires ;- conçoit et réalise des programmes expérimentaux en support à la compréhension des phénomènes et à la validation des modèles physiques implantés dans les logiciels ;- réalise les études et expertises qui lui sont confiées pour des applications nucléaires et quelques-unes hors nucléaire dans le domaine énergétique.
Description du poste
Domaine
Mathématiques, information scientifique, logiciel
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Simulations HPC d'écoulements diphasiques par une méthode pseudo-potentielle dans LBMsaclay H/F
Sujet de stage
Contexte général
La méthode de Boltzmann sur réseaux (Lattice Boltzmann Method – LBM) [1] est une méthode numérique qui permet de simuler des problèmes physiques modélisés par des équations aux dérivées partielles telles que celles impliquées dans la croissance des cristaux, les équations fractionnaires et les écoulements de fluide. La base de la méthode consiste à réaliser une étape de collision suivie d'une étape de déplacement d'une fonction de distribution sur un maillage cartésien régulier. La méthode a été mise en œuvre dans un code de calcul développé au CEA et écrit en C++ : LBM_saclay [2]. Ce dernier est dédié à la simulation d'écoulements diphasiques avec ou sans changement de phase liquide-gaz et exécutable sur différentes architectures matérielles (multi-CPUs et multi-GPUs) [3]. Le sujet de stage vise à enrichir la base de cas tests de LBM_saclay en étudiant une nouvelle application physique impliquant des écoulements diphasiques.
Durée du contrat (en mois)
6
Description de l'offre
Objectifs du stage
Le sujet du stage consiste à mettre en œuvre dans LBM_saclay une approche « pseudo-potentielle » pour simuler des écoulements diphasiques. Le travail pourra s’appuyer sur la littérature existante sur le sujet [4]. Cette approche sera comparée avec un modèle déjà implémenté dans LBM_saclay et composé des équations de Navier-Stokes incompressibles, couplées à l’équation de Allen-Cahn pour le suivi de l’interface entre les deux phases. Les simulations comparatives pourront se réaliser sur des cas tests classiques dans ce domaine : instabilités de Rayleigh-Taylor ou coalescence de bulles. Des comparaisons des temps de calcul sur les différents clusters de calculs accessibles au CEA seront effectuées entre les plateformes GPUs et CPUs (supercalculateur Jean-Zay de l’IDRIS et IRENE-V100 du CCRT). Selon l’état d’avancement du stage, différentes directions de travail pourront être envisagées : 1) extension au 3D ou 2) test d’un opérateur de collision alternatif.
Environnement de travail
Le stage s'effectuera au sein du laboratoire LMSF du Service de Thermo-Hydraulique et Mécanique des Fluides (STMF) du CEA–Saclay qui regroupe des compétences sur les aspects LBM et les modèles à champ de phase. Ce travail se réalisera en collaboration avec un laboratoire de l’Inria qui possède les compétences sur l’approche pseudo-potentielle du sujet. La durée recommandée pour ce travail est de 5 à 6 mois pour un début effectif au CEA–Saclay au premier trimestre 2023. Le profil requis est celui d'un Mastère 2 ou d'une dernière année d'école d'ingénieur ayant un goût prononcé pour le calcul scientifique, la modélisation physique et la programmation en C++.
Directions de travail
• Compréhension du modèle physique de suivi d'interface, de la méthode LB et prise en main du code de calcul.
• Développements informatiques en C++.
• Vérifications et validations ; simulations et discussion.
• Rédaction du rapport et présentation orale des résultats.
Références
[1] https://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-44649-3
[2] Guide du développeur de LBM_Saclay. Rapport CEA.
[3] https://dx.doi.org/10.1016/j.cma.2020.113266
[4] https://doi.org/10.1103/PhysRevE.99.053306
Contacts
alain.cartalade@cea.fr
romain.noel@univ-eiffel.fr
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Gif-sur-Yvette
Critères candidat
Langues
- Français (Courant)
- Anglais (Intermédiaire)
Diplôme préparé
Bac+5 - Master 2
Possibilité de poursuite en thèse
Oui
Demandeur
Disponibilité du poste
01/03/2023
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