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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Modélisation et simulation rapide des ondes de souffle


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Situé à 40 km au sud de Paris, le centre DAM-Île de France, a en charge la conception des armes nucléaires françaises, la recherche et développement dans le domaine de la lutte contre la prolifération et le terrorisme, l'alerte aux autorités en cas de séisme, de tsunami ou d'essai nucléaire étranger, la construction et le démantèlement de grandes infrastructures nucléaires. Leader français de la simulation numérique et du calcul intensif, il possède deux des machines européennes les plus puissantes. Il dispose également de plusieurs accélérateurs et de nombreux moyens techniques et expérimentaux pour mener ses recherches. Lui est également rattaché, l'Unité Propulsion Nucléaire située sur le centre CEA/Cadarache en région Provence Alpes-Côte d'Azur, où sont implantées les installations d'essais et une partie des fabrications de la propulsion nucléaire.  

Référence

2021-18529-S0357  

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information  scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Modélisation et simulation rapide des ondes de souffle

Sujet de stage

Modélisation et simulation rapide des ondes de souffle

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

Suite à une explosion, l’interaction de l’onde de souffle avec des obstacles conduit à un front d’onde de forme complexe, rendant difficile voire impossible une estimation a priori des effets. Dans ce contexte, le CEA DAM développe depuis plusieurs années deux voies d’expertise. La première est basée sur la simulation numérique instationnaire et tridimensionnelle des équations d’Euler. La seconde voie, qui est l’objet du présent travail, est basée sur une adaptation d’un modèle simplifié décrivant avec une bonne approximation l’évolution de la surface de choc incident. La dimension du problème est ainsi réduite (passage du cas Euler 3D/5 équations au 2D/2 équations) et des méthodes numériques rapides de type Fast-Marching ou Lagrangiennes ont été mises au point par notre équipe. Cette approche, très prometteuse, est originale par la place centrale qu’elle occuperait dans une chaîne d’aide à la prise de décisions en cas de risque d'explosion notamment.
Le CEA DAM développe depuis de nombreuses années une expertise dans le domaine de la sécurité pyrotechnique au travers d’études expérimentales, du développement de codes de simulation HPC et de la mise au point de modèles de calcul rapides simplifiés. Dans cette optique, un modèle eulérien basé sur l’approche Geometrical Shock Dynamics de Whitham a été mis au point et des algorithmes d’intégration efficaces proposés.

La finalisation du modèle nécessite des évolutions sur des aspects de modélisation, d’analyse numérique et d’informatique. L’accent sera mis sur ces différents points en fonction du profil de l'étudiant(e)

D’un point de vue modélisation, le modèle actuel permet de calculer le saut de pression du choc incident mais pas le choc réfléchi. La première étape du travail consistera ainsi à étendre le modèle à la prise en compte de ces ondes réfléchies. La difficulté réside dans le caractère anisotrope de l’équation eikonale, qui met en défaut les méthodes classiques de Fast-Marching. Un algorithme spécifique sera à construire, sur la base de travaux initiés au laboratoire. D’un point de vue informatique, le traitement de cas 3D d’envergure nécessite une parallélisation du code, rendue non triviale du fait du principe de causalité utilisé par la méthode de Fast-Marching. Une publication récente sur le sujet sera étudiée. Le code résultant sera validé par comparaison aux expériences et simulations Euler connues, puis appliqué à des cas de complexité croissante.

Ce travail pourra faire l’objet d’une publication dans une revue de rang A. Il laisse une grande place à la créativité tout en gardant une finalité appliquée.

Profil du candidat

Ecole d'ingénieur ou Master abordant le calcul scientifique, les mathématiques appliquées ou la mécanique des fluides.
Mathématiques appliqées, calcul scientifique, programmation
Bac+5

Localisation du poste

Site

DAM Île-de-France

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Bruyères-le-Châtel