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
2023-28653
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 triphasiques 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 à deux et trois phases immiscibles et exécutable sur différentes architectures matérielles (multi-CPUs et multi-GPUs). Le sujet de stage vise à enrichir la base de cas tests de LBM_Saclay en étudiant une nouvelle application physique impliquant des écoulements multi-phasiques.
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 triphasiques avec changement de phase liquide-gaz. La base du modèle mathématique s’appuie sur les équations de Navier-Stokes incompressibles, couplées à deux équations d’« Allen-Cahn conservatif » pour le suivi des interfaces entre les trois phases. La partie « changement de phase » sera reprise du cas diphasique [3] (liquide/gaz) et adaptée au triphasique (liquide/gaz+liquide immiscible). On réalisera ensuite plusieurs simulations comparatives, en 2D puis en 3D, d’écoulements de deux phases immiscibles et dont l’une peut se présenter sous forme liquide et gazeuse. 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 Topaze du CEA-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
Contacts
alain.cartalade@cea.fr
alain.genty@cea.fr
Moyens / Méthodes / Logiciels
Lattice Boltzmann Method, Navier-Stokes, modèle à champ de phase, LBM_Saclay , C++.
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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