Couplage hydrodynamique - radiatif ; schémas centrés et transport Monte-Carlo
Stage Bordeaux (Gironde) Développement informatique
Description de l'offre
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
2020-11955-41Description de l'unité
Les missions de l'unité d'accueil concernent le développement de codes de simulation pour la Fusion par Confinement Inertiel (FCI), ainsi que la conception, la simulation et le dimensionnement d'expériences laser pour la FCI.
Description du poste
Domaine
Mathématiques, information scientifique, logiciel
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
Couplage hydrodynamique - radiatif ; schémas centrés et transport Monte-Carlo
Sujet de stage
La recherche de schémas numériques innovants pour simuler l'évolution d'un fluide en présence d'un champ radiatif est un enjeu majeur dans le contexte de la FCI. La FCI consiste à initier, grâce à des faisceaux laser de grande puissance, les conditions de température et pression propices aux réactions de fusion thermonucléaires dans une bille d'isotopes d'hydrogène – les physiciens peuvent ainsi recréer en laboratoire les phénomènes à l'œuvre au sein des étoiles. L'installation du Laser Megajoule, sur le site du Cesta à Bordeaux, permet aujourd'hui de réaliser des expériences de FCI ; la modélisation des interactions entre photons et matière peut ainsi être validée expérimentalement.
Afin de rendre le problème hydro-radiatif éligible à l'application de solveurs classiques, nous proposons, dans le cadre du stage, d'utiliser une technique de splitting. La partie fluide sera résolue par une approche volumes finis ; le transfert radiatif sera traité par une méthode statistique Monte-Carlo.
Durée du contrat (en mois)
4 à 6 mois
Description de l'offre
Le stage portera sur le calcul des différents termes de couplage nécessaires pour modéliser les interactions rayonnement-matière avec ces solveurs.
L'élaboration d'un code 1D par le stagiaire assurera une compréhension en profondeur des mécanismes en jeu. Des cas tests classiques permettront de valider les développements informatiques effectués (tube à choc…). En parallèle, une réflexion sera menée sur les différentes possibilités de couplage des schémas centrés à la méthode Monte-Carlo, sous plusieurs contraintes : 1/Conserver les propriétés des schémas centrés (conservatifs, entropiques notamment) ; 2/Retrouver l'équilibre limite diffusion.
Le couplage hydro-radiatif passe en général par l'introduction de termes sources dans les équations d'Euler d'une part, et par la considération de l'entraînement matière sur le champ radiatif d'autre part. Concernant ce deuxième point, deux stratégies sont envisageables avec la méthode Monte-Carlo : résoudre l'équation du transport dans le repère comobile (lié au fluide en mouvement), ou dans le repère du laboratoire – en prenant en compte à chaque événement les changements en angle et fréquence dus aux variations de la vitesse matière.
Globalement, l'étude menée au cours du stage visera à apporter des éléments de réponse aux problématiques suivantes :
- Détailler les forces et faiblesses de chaque modélisation du transfert radiatif (choix du repère comobile ou du laboratoire) dans le contexte du couplage aux schémas centrés.
- Etudier les conséquences d'un couplage implicite ou explicite.
- Etablir le niveau de précision exigible de la solution suivant le modèle de couplage adopté, notamment dans le cas d'un travail dans le repère comobile.
Profil recherché
Profil du candidat
formation en méthodes numériques pour la physique
Langage Python ou C++
Master 2