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CIFRE : Adaptation de maillage anisotrope et schémas numériques pour la simulation aux gdes échelles F/H

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Mécanique des fluides Chateaufort / Magny Les Hameaux , Ile de France , France CIFRE Temps complet BAC+5 Jeune diplômé/Première expérience
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Parlons de votre future mission

Le groupe Safran s'appuie de manière croissante sur des modélisations Haute-Fidélité pour la conception des moteurs aéronautiques. Par exemple, la Simulation aux Grandes Echelles est utilisée pour caractériser l'opérabilité des chambres de combustion ou pour évaluer la topologie d'un écoulement diphasique en sortie d'un injecteur carburant. Afin de décrire finement les processus multi-physiques et complexes mis en jeu dans ces différents modules, à coût de calcul limité, il est possible d'utiliser des méthodes d'adaptation de maillage. Cette stratégie permet de résoudre finement des zones d'intérêt (flamme, couche de mélange, interface liquide-gaz, etc.) en ajustant dynamiquement la localisation spatiale de l'effort de calcul.
Depuis quelques années, le CORIA, Safran Tech et le LEGI collaborent au développement, dans la plateforme YALES2, d'une méthode d'adaptation de maillage non-structuré basée sur la librairie MMG3D créée par C. Dobrzynski à l'INRIA. Cette méthodologie est par exemple utilisée pour suivre dynamiquement une interface liquide/gaz et résoudre finement les phénomènes d'atomisation d'un spray carburant.
Une des limitations fortes de la méthodologie d'adaptation de maillage actuelle est l'imposition d'une taille de maille, ou métrique, homogène dans toutes les directions. Les phénomènes physiques que l'on cherche à discrétiser finement étant le plus souvent orientés suivant une direction préférentielle, des gains substantiels pourraient être obtenus en tenant compte de ces directions préférentielles.
L'objectif de cette thèse est ainsi d'étendre la capacité d'adaptation de maillage à des maillages anisotropes, tout en garantissant la précision et la robustesse des simulations. Le premier challenge à adresser sera d'étendre l'adaptation de maillage à la prise en compte de cellules anisotropes. Concrètement, il s'agira de définir de nouveaux critères d'adaptation de maillage s'appuyant sur la physique des écoulements considérés mais tenant compte des différentes directions de l'espace, afin de construire une métrique anisotrope. Le second objectif concerne le développement de nouveaux schémas numériques. En effet, l'anisotropie des cellules composant le maillage peut fortement réduire la précision des schémas numériques, voire jouer sur la stabilité de la simulation. L'objectif sera de proposer des schémas numériques dont l'ordre spatial est indépendant de son caractère anisotrope. Pour atteindre cet objectif, on cherchera à étendre les travaux initiés au LEGI concernant la dérivation de schémas numériques cherchant à différencier les quantités intégrées dans le volume de contrôle, des quantités ponctuelles. Cette approche devrait permettre de tenir compte de la forme des volumes de contrôles y compris dans le cas de maillages fortement déformés et anisotropes. Dans le cas d'écoulements diphasiques, où l'anisotropie de maillage se situe au niveau de l'interface, un enjeu sera de correctement prédire la courbure de l'interface.

Et en complément ?

La thèse se décompose en trois parties :
i) Le développement d'un formalisme pour l'adaptation de maillage anisotrope comprenant la définition de critères d'adaptation.
ii) Le développement de schémas numériques robustes et précis sur maillages anisotropes.
iii) La validation des méthodologies sur des cas de complexité graduelle ainsi que l'application sur des cas industriels représentatifs.

Parlons de vous

Ingénieur ou master avec des compétences en mécanique des fluides et un goût prononcé pour le développement, les méthodes numériques, la modélisation et la simulation HPC.

Il est attendu une maîtrise :
- du développement logiciel dans un contexte HPC et des méthodes numériques avancées pour la simulation haute-performance.
- du Fortran orienté objet, de Python et de l'environnement Linux
- rédactionnelle de contenus techniques en anglais.

Autres compétences appréciées :
• connaissance des technologies des turbomachines (ex : bibliographie, stage, projet étudiant, etc.)
• expérience du développement dans un logiciels CFD avancé type YALES2, AVBP, elsA, Cèdre, etc.

Quelques précisions

Le doctorant partagera son temps de travail entre le centre SAFRAN Tech (Paris Saclay) au sein de la plateforme Digital Sciences & Technologies (DST) dans l'équipe Multiphysics Flows Simulation Methods (MUST) et le laboratoire LEGI (Grenoble). Une collaboration forte avec le laboratoire CORIA (Rouen) sera réalisée pendant la thèse sur les aspects calcul haute performance et implantation des modèles. Séjours ponctuels à prévoir au CORIA (Rouen).

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Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de l'aéronautique (propulsion, équipements et intérieurs), de l'espace et de la défense. Sa mission : contribuer durablement à un monde plus sûr, où le transport aérien devient toujours plus respectueux de l'environnement, plus confortable et plus accessible. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie 76 800 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 15,3 milliards d'euros en 2021, et occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés. Safran s'engage dans des programmes de recherche et développement qui préservent les priorités environnementales de sa feuille de route d'innovation technologique.

Safran est classé 3ème meilleur employeur mondial dans son secteur par le magazine Forbes en 2021.

76 800
collaborateurs dans le monde
27
pays dans lesquels Safran est présent
35
familles de métiers
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