Pause
Lecture
Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Stage développement et simulation de code de calcul" H/F


Détail de l'offre

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

2020-14026  

Description de l'unité

Au sein du CEA, le Service de Thermohydraulique et de la Mécanique des Fluides (STMF) :
- conçoit, développe et qualifie les logiciels de simulation de la thermohydraulique et de la mécanique des fluides pour les réacteurs et installations nucléaires aux différentes échelles ;
- 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

Stage développement et simulation de code de calcul" H/F

Sujet de stage

Ce sujet de stage vise à améliorer les simulations HPC d'un code de calcul CEA basé sur la méthode de Boltzmann sur réseaux. Le code de calcul, LBM_saclay, est dédié aux simulations d'écoulements diphasiques sur plusieurs architectures de calculs intensifs.

Durée du contrat (en mois)

5 à 6 mois

Description de l'offre

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 oeuvre 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). Ce sujet de stage s'inscrit dans une problématique visant à améliorer les simulations HPC (High Performance Computing) d'écoulements diphasiques non miscibles avec ou sans changement de phase.

Objectifs du stage

Le sujet du stage consiste à simuler avec LBM_saclay plusieurs problèmes diphasiques qui nécessitent le suivi d'interface entre deux phases. Le modèle mathématique est basé sur les équations de Navier-Stokes, couplées au modèle conservatif de Allen-Cahn et à l'équation de la chaleur [2]. Il s'agira dans un premier temps d'étendre du 2D au 3D certains termes sources du modèle mathématique déjà programmés dans LBM_saclay pour simuler l'ébullition en paroi. La mise en oeuvre numérique sera ensuite validée quantitativement sur un cas classique d'instabilité de Rayleigh-Taylor en 2D puis en 3D en s'appuyant sur des travaux déjà publiés dans la littérature [3, 4]. On réalisera plusieurs simulations de sensibilité aux paramètres pertinents du modèle et de la méthode numérique. Selon l'état d'avancement du stage, différentes directions de travail pourront être envisagées : 1) amélioration du noyau de collision de l'algorithme LBM ou 2) test d'une formulation alternative de l'équation de Allen-Cahn ou 3) comparaisons des temps de calcul sur les différents clusters de calculs accessibles au CEA (plateformes GPUs et CPUs).

Directions de travail

• Compréhension du modèle physique, 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.

Durée du stage

La durée recommandée pour ce travail est de 6 mois pour un début effectif au laboratoire LMSF du CEA–Saclay au premier trimestre 2021.

Références

[1] LBM Book, https://doi.org/10.1007/978-3-319-44649-3

[2] Verdier, Kestener, Cartalade, https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.113266

[3] Fakhari et al., https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.053301

[4] Mitchell et al., https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2018.05.004.

Contacts

alain.cartalade@cea.fr

pierre.kestener@cea.fr

Moyens / Méthodes / Logiciels

Mots clés : LBM, HPC, C++, écoulements diphasiques

Profil du candidat

Le profil requis est celui d'un M2 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

Saclay