Contexte

Le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) est un organisme de recherche scientifique français dont l’une des nombreuses missions est de comprendre, modéliser et simuler le fonctionnement des réacteurs nucléaires, et notamment le refroidissement de leurs cœurs.

C’est dans ce cadre que le CEA développe un code de thermo-hydraulique, nommé CATHARE (cathare.cea.fr), permettant la simulation numérique d’écoulements diphasiques aux échelles système et composant (les objets modélisés peuvent aller jusqu’aux circuits primaire et secondaire complets d’un réacteur nucléaire). Il s’agit de l’Outil de Calcul Scientifique (OCS) de référence utilisé pour la thermo-hydraulique des études de sûreté des réacteurs nucléaires français en fonctionnement nominal ou accidentel.

Afin – entre autres – de pouvoir mener des simulations 3D plus exigeantes (maillages plus importants, temps de calcul réduits) ou plus complexes (maillages quelconques et non-conformes), un nouveau module 3D (NM3D) de CATHARE est développé à partir de la plateforme de calcul HPC (HighPerformance Computing) TRUST (cea-trust-platform.github.io).

En plus de son intérêt scientifique et pédagogique, ce stage constitue également une opportunité pour l’étudiant de découvrir le domaine de la sûreté nucléaire, et de se familiariser avec des codes développés au CEA et utilisés à la fois par des acteurs académiques (CEA, IRSN) et industriels (EDF, Framatome).

Objectifs du stage

Le processus de qualification d’un OCS intègre notamment des travaux de vérification et validation (V&V). L’étape de vérification vise à s’assurer que les équations retenues pour le dit OCS sont correctement discrétisées, implémentées et résolues. Elle précède l’étape de validation qui consiste quant à elle à s’assurer que les équations résolues représentent correctement les phénomènes d’intérêt.

Votre mission se situera dans le cadre de la première étape dite de vérification du NM3D de CATHARE. Elle consistera à mettre en œuvre la Méthode des Solutions Manufacturées (MMS en anglais) pour détecter d’éventuels bugs dans le code source, les corriger le cas échéant, et finalement démontrer la bonne implémentation du NM3D.

Les étapes envisagées pour ce stage consistent en :

• Une revue bibliographique autour de la Méthode des Solutions Manufacturées, ainsi que des équations et méthodes numériques du NM3D de CATHARE ;
• La prise en main du NM3D de CATHARE et des outils de post-traitement à disposition ;
• La construction de cas tests pour l’isolement et la vérification des termes des équations dans des conditions choisies (e.g. : écoulements monophasiques ou diphasiques ; sur maillages cartésiens ou quelconques)
• La mise en œuvre de la Méthode des Solutions Manufacturées sur ces cas tests ;
• L’étude des ordres de convergence en maillage des termes testés ;
• L’analyse numérique des résultats.

Nous recherchons un(e) candidat(e) préparant un diplôme d'ingénieur ou de master 2 en mécanique des fluides, méthodes numériques ou mathématiques appliquées ; présentant un intérêt prononcé pour la recherche appliquée ; capable de réaliser des développements en langage C++ et/ou Python, de travailler sur un OS Linux ainsi que de rédiger des documents en Latex.