Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2023-28675
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 LBM 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 des simulations HPC d’écoulements diphasiques générés par une variation de tension de surface entre les deux fluides immiscibles (effet Marangoni). La base du modèle mathématique s’appuie sur les équations de Navier-Stokes incompressibles, couplées à l’équation de « Allen-Cahn conservatif » pour le suivi de l’interface entre les deux phases. La variation de tension superficielle aura pour origine une variation de la composition qui sera prise en compte par une équation de type Advection-Diffusion. Le travail pourra s’appuyer sur de la littérature existante sur le sujet [e.g. 4]. On réalisera ensuite plusieurs simulations comparatives d’écoulements diphasiques avec et sans variation de tension superficielle en 2D puis en 3D. Des comparaisons des temps de calcul sur les différents clusters de calculs accessibles au CEA seront effectuées entre les plateformes GPUs (supercalculateur Jean-Zay de l’IDRIS et IRENE-V100 du CCRT).
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 du CEA–DAM qui possède les compétences sur les aspects HPC du sujet. La durée recommandée pour ce travail est de 5 à 6 mois pour un début effectif au CEA–Saclay au premier trimestre 2024.
Directions de travail
1. Compréhension du modèle physique de suivi d’interface, de la méthode LB et prise en main du code de calcul.
2. Développements informatiques en C++.
3. Vérifications et validations ; simulations et discussion.
4. 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://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2020.109893
Contacts
alain.cartalade@cea.fr
pierre.kestener@cea.fr
Profil du candidat
Le profil requis est celui d’un Master 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++.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Gif-sur-Yvette
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