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

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Fluid Mechanics Chateaufort / Magny Les Hameaux , Ile de France , France CIFRE Full-time Master Degree First experience
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Job Description

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.

Complementary Description

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.

Job Requirements

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.

Specificity of the job

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 is an international high-technology group, operating in the aviation (propulsion, equipment and interiors), defense and space markets. Its core purpose is to contribute to a safer, more sustainable world, where air transport is more environmentally friendly, comfortable and accessible. Safran has a global presence, with 76,800 employees and sales of 15,3 billion euros in 2021 and holds, alone or in partnership, world or regional leadership positions in its core markets. Safran undertakes research and development programs to maintain the environmental priorities of its R&T and innovation roadmap.

Safran was ranked as the world's third best employer in its sector by Forbes magazine in 2021.

76,800
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