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H/F Doctorant en simulation exaflopique de la combustion de sprays

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Informations générales

Référence : UMR6614-THIBES-010
Lieu de travail : ST ETIENNE DU ROUVRAY CEDE
Date de publication : mercredi 8 avril 2020
Nom du responsable scientifique : Encadrants : Vincent Moureau, Ghislain Lartigue
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Contexte : Ce poste de doctorant est à pourvoir dans le projet européen CoEC H2020. Ce projet de Centre d'excellence en combustion, qui rassemble des laboratoires de recherche sur la combustion à travers l'Europe, est aligné sur les objectifs de décarbonisation des secteurs de l'énergie et des transports et sur l'objectif de l'Europe d'atteindre zéro émissions nettes de gaz à effet de serre (GES) d'ici 2050. Le projet est une contribution de la communauté du calcul haute performance en combustion à une réduction à long terme des émissions de gaz à effet de serre de l'UE conformément à l'accord de Paris. Cette contribution a aussi pour but de renforcer le leadership de l'UE dans le développement de technologies avancées de puissance et de propulsion grâce à l'utilisation du calcul exaflopique. Ce centre d'excellence propose un effort coordonné de recherche et d'innovation pour rendre les solutions à faible et à zéro carbone viables économiquement et pour développer de nouvelles solutions qui ne sont pas encore arrivées à maturité technologique (TRL). CoEC intègre la gestion des mégadonnées et du calcul intensif à grande échelle afin d'exploiter les capacités exceptionnelles des systèmes exascale à venir.

Objectifs :
Les objectifs de cette thèse du projet CoEC sont axés autour de la simulation de la combustion de spray à l'exascale. Ces objectifs sont détaillés ci-dessous :

1) Couplage parallèle multi-échelles et multi-physique. La combustion de spray combine de nombreux phénomènes physiques avec différentes échelles de temps et d'espace. Un couplage entre différents solveurs à différentes échelles est donc nécessaire. Ces méthodes introduisent plusieurs difficultés pour le calcul haute performance, telles que la bonne répartition des ressources informatiques entre les solveurs, les déséquilibres de charge ou les temps d'inactivité dans des configurations à pas fractionnés. Les systèmes Exascale exacerbent ces difficultés qui doivent être surmontées grâce à des solutions robustes pour les simulations de production. Plus précisément, les doctorants contribueront au développement d'algorithmes robustes et extrêmement parallèles pour la résolution d'équations de transport lagrangiennes pour les particules physiques (gouttelettes ou particules solides).

2) Adaptation de maillage dynamique (AMR). Des codes AMR extrêmement évolutifs sont nécessaires pour résoudre les problèmes de capture d'interface ou de fronts dans les méthodes eulérienne-eulérienne et eulérienne-lagrangienne. Des estimateurs d'erreur pour l'adaptation dynamique du maillage pour les simulations Euler-Lagrange avec un équilibre de charge dynamique à double contrainte seront développés dans le projet. En utilisant un raffinement adaptatif efficace du maillage, des simulations extrêmement raffinées de l'interface liquide-gaz de l'injection à l'atomisation finale seront également effectuées. Ces simulations alimenteront les modèles lagrangiens d'injection utilisés pour les systèmes réels.

3) En utilisant les méthodologies développées dans le projet, des Simulations Numériques Directes (DNS) de combustion de spray de grande taille seront effectuées. L'objectif est d'étendre l'état de l'art et d'atteindre des résolutions importantes avec des maillages contenant de nombreux milliards de points, y compris en prenant en compte des carburants complexes et des processus physiques supplémentaires tels que la formation de polluants et les écoulements multiphasiques. En utilisant des méthodes d'analyse avancées, les données produites seront utilisées pour le développement de nouveaux modèles pour la LES de géométries complexes.

Résultats attendus :
Algorithmes exaflopiques pour la combustion de spray avec maillage adaptatif, DNS et LES de la combustion de spray, en incluant l'atomisation

Contexte de travail

Le CORIA est une Unité Mixte de Recherche (UMR) rattachée à l'Institut d'Ingénierie et des Systèmes (INSIS) du CNRS, à l'Université de Rouen et à l'Institut des Sciences Appliquées (INSA) de Rouen. Il est implanté sur le technopôle du Madrillet, près de Rouen, en Haute Normandie. Les domaines de recherche du CORIA couvrent des études fondamentales et appliquées sur les écoulements réactifs ou non réactifs : écoulements diphasiques, phénomènes de mélange turbulent, combustion, plasmas, etc. Les mécanismes physiques et les procédés menant à la réduction des émissions polluantes dans les systèmes réactifs constituent des axes prioritaires de recherche.

Contraintes et risques

Pas de risque identifié

Informations complémentaires

Mots-clé : combustion de spray, simulation aux grandes échelles, adaptation dynamique de maillage
Le candidat devra être titulaire d'un diplôme d'ingénieur et/ou d'un master en mécanique des fluides ou en mathématiques appliquées
Compétences attendues :
Mécanique des fluides numérique, analyse numérique, programmation orientée-objet

Compétences linguistiques
Qualité rédactionnelle en anglais, capacité à formuler et conduire un projet scientifique

Aptitude à travailler en équipe

Les candidatures devront inclure un CV détaillé ; au moins deux références (personnes susceptibles d'être contactées) et une lettre de motivation d'une page.

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