Dév. d'une nouvelle méthode parallèle de périodicité dans les simulations CFD 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

2020-14615  

Description de l'unité

Le LGLS réalise et maintient des plateformes génériques, pérennes et open source dans le but :
- de développer des codes de calcul parallèles en mécanique des fluides à différentes échelles (https://sourceforge.net/projects/trust-platform/);
- d'exploiter les codes de calculs à l'aide d'outils de mise en données, prétraitements et postraitements, standards ou spécifiques (https://www.salome-platform.org/);
- de fournir aux physiciens les méthodes et outils leur permettant d'optimiser leurs conceptions et de traiter les incertitudes de leurs études de sureté (https://sourceforge.net/projects/uranie/).
Le LGLS développe pour les besoins des unités du CEA ou de ses partenaires des applications métiers le plus souvent basées sur ses plateformes génériques et ce, dans des domaines scientifiques très variés :
mécanique des fluides, neutronique, mécanique, soudage, matériaux, chimie, énergétique, technico-économique.

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information  scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Dév. d'une nouvelle méthode parallèle de périodicité dans les simulations CFD H/F

Sujet de stage

L'objectif du stage est de passer en revue la méthode actuelle de traitement des conditions limites de périodicité, et de remplacer ce mécanisme par l'utilisation de cellules fantômes de part et d'autre des bords périodiques. Un challenge particulier concerne la bonne marche de ce mécanisme dans une configuration séquentielle.
Ce travail s'inscrit dans une démarche plus globale visant à appliquer un traitement similaire aux conditions limites périodiques dans TRUST/TrioCFD lui-même

Durée du contrat (en mois)

5

Description de l'offre

Pour évaluer la sûreté des installations nucléaires, le CEA développe, valide et utilise des outils de simulation en thermohydraulique. Il s’intéresse en particulier à la modélisation des écoulements diphasiques eau-vapeur par différentes approches de la plus fine à la plus intégrale. La simulation fine (DNS, Simulation Numérique Directe diphasique) joue un rôle particulier en produisant des données de référence, ensuite comparées aux modèles à plus grande échelle.

Pour produire ces données, le service a développé une méthode de simulation fine diphasique (Front-Tracking). Cette méthode est implémentée dans notre code Open-Source de thermo-hydraulique: TRUST/TrioCFD (code orienté objet, C++) [1]. La méthode Front-Tracking offre une grande précision des résultats mais elle est associé au suivi d’un maillage surfacique mobile et déformable (le Front), immergé dans une grille volumique fixe (maillage dit Eulerien). La qualité de ce maillage est importante. Les interactions entre les deux grilles sont complexes, en particulier au niveau de la gestion des conditions aux limites.

Pour satisfaire aux contraintes HPC (Calcul Haute Performance), une refonte importante du code a été entreprise il y a 10 ans, afin d’évaluer le gain de performance lié à l’utilisation d’une discrétisation structurée couplée à la création d’un solveur multi-grille et à l’utilisation intensif de la vectorisation. Une application très spécifique (nommée TrioIJK), dédiée aux écoulements en canal plan est ainsi née, puis a évoluée pour prendre en compte les écoulements diphasiques. Elle est utilisée intensivement pour des simulations massivement parallèles.

D'un point de vue informatique, le code est intégralement écrit en C++ et se base sur un parallélisme de type SPMD (Single Process Multiple Data) mis en œuvre grâce au standard MPI. Les domaines de calcul (Eulérien et le Front) sont découpés en sous-parties traitées chacune par un processeur. L'échange d'information entre les processeurs se fait par l'adjonction aux bords de chaque sous-domaine d'éléments fantômes (ghost cells) servant de vecteur d'échange avec les processeurs voisins.
D'un point de vue physique, et afin de simuler un domaine d'étude d'étendue infinie dans certaines directions, des conditions limites périodiques sont appliquées sur certains bords du domaine. Ainsi dans ces directions les grandeurs physiques se raccordent continûment d'un bord à l'autre du domaine. Il est alors difficile de maintenir la connectivité nécessaire sur le Front pour évaluer la courbure par exemple. En pratique, l'implémentation informatique sous-jacente de la périodicité fait appel à un domaine étendu dans lequel le front d'interface est dupliqué artificiellement de part et d'autres des bords du domaine. Ce mécanisme lourd et complexe rend le code peu flexible et alourdit inutilement son empreinte mémoire.

[1] TRUST/TrioCFD website - http://www-trio-u.cea.fr

Mots clés : LGLS, CFD

 

Moyens / Méthodes / Logiciels

Linux, C++, MPI, mécanique des fluides

Profil du candidat

Formation Master 2 ou équivalent en informatique, maths applis, ou génie logiciel.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

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

Ville

Saclay

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Formation Master 2 ou équivalent en informatique, maths applis, ou génie logiciel.

Possibilité de poursuite en thèse

Non

Demandeur

Disponibilité du poste

01/03/2021