Stage Simulations Hpc d'Écoulements Diphasiques par Lbm H/F - CEA

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Implanté au coeur 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 curiositéObjectifs du stage

Le sujet du stage consiste à mettre en oeuvre des simulations CFD d'écoulements de la branche chaude de la boucle, dans laquelle les écoulements sont diphasiques et générés par une source de chaleur.
Le modèle mathématique est établi à partir de la théorie du champ de phase qui modélise les effets capillaires par des interfaces diffuses. Dans cette approche, les modèles mathématiques de changement de phase peuvent se formuler (a) par les équations de Navier-Stokes incompressibles couplées à une équation de Allen-Cahn ; ou bien (b) en version compressible bas Mach avec une loi d'état de type van der Waals. Ces modèles sont développés dans le code HPC du CEA LBM_Saclay, écrit en C++, qui simule les équations aux dérivées partielles (EDPs) par la méthode de Boltzmann sur réseaux (Lattice Boltzmann Method - LBM) [2].
Le sujet de stage consiste à étudier une nouvelle application physique impliquant des écoulements diphasiques avec changement de phase et vise à enrichir la base de cas tests de LBM_Saclay [3]. Le travail pourra s'appuyer sur de la littérature existante sur le sujet (e.g. en incompressible [4]). On réalisera ensuite plusieurs simulations comparatives d'écoulements diphasiques par sensibilité aux paramètres pertinents du modèle. Des simulations 3D pourront être réalisées en exploitant les différents clusters de calculs de GPUs (supercalculateur Topaze-A100 du CEA, ou Jean-Zay de l'IDRIS).
Contacts
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Références

[1] P. Boyer, Etude expérimentale des phénomènes dynamiques dans les thermosiphons diphasiques, Ph.D. thesis, Université de Toulouse, IMFT (2024).
[2] T. Krüger, H. Kusumaatmaja, A. Kuzmin, O. Shardt, G. Silva, E. Viggen, The Lattice Boltzmann Method. Principles and Practice, Springer, 2017. doi:10.1007/978-3-319-44649-3.
[3] CEA, Code LBM_Saclay, Dépôt Git - Documentation (2025).
[4] W. Verdier, P. Kestener, A. Cartalade, Performance portability of lattice Boltzmann methods for two-phase flows with phase change, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 370 (2020) 113266. doi:10.1016/j.cma.2020.113266.

Le stage d'effectuera au sein du laboratoire LDEL du STMF qui regroupe des compétences sur les aspects LBM et les modèles à champ de phase. Ce travail se réalisera en collaboration avec un expert des systèmes passifs. La durée recommandée est de 6 mois pour un début effectif au CEA-Saclay au premier trimestre 2026.
Le profil requis est celui d'un Mastère 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++.
À l'issue du stage, l'étudiant(e) aura la possibilité de poursuivre en thèse sur un sujet connexe intitulé "Simulations HPC diphasiques par méthodes de Boltzmann sur réseaux et adaptation automatique de maillage".