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Développement d'un code de simulation 3D ALE avec reconnexion et adaptation de maillages polyédriques pour la mécanique des fluides compressibles multi-matériaux. – ALE INC(ubator) 3D

ALE INCU(bator) 3D

Développement d'un code de simulation 3D ALE avec reconnexion et adaptation de maillages polyédriques pour la mécanique des fluides compressibles multi-matériaux.

Démarrage et mise en place

Le but de ses 6 premiers mois était de <br />1- trouver le postdocteur à recruter pour la bonne marche du projet <br />2- mettre en place la structure de données du code de calcul ainsi que la gestion des entrées-sorties associées (données, visualisation, etc.)

1- La recherche du postoc a été infructueuse.
2- Différents choix d'infrastructures informatiques sont disponibles gratuitement sur la toile. Plusieurs se sont détachées rapidement avec des bons et mauvais points, en particulier CGAL et GMSH.

Il semble que la solution GMSH se détache dans la course surtout car le développeur principal de cette environnement (Rao Garimella, Laboratoire National de Los Alamos) désire s'impliquer dans des ajouts annexes à sa bibliothèque qui seraient adaptés à nos besoins. Ajoutons à cela qu'il souhaite déployer son outil en Europe et une expérience avec nous ne peut pas être négative de son point de vue (et du notre d'ailleurs).

Nous rencontrons la difficulté de recruter un chercheur postdoctorat avec l'expérience nécessaire pour réaliser la partie du projet qui lui incombe.
Nous pensons que le recrutement d'un thésard via une bourse ministérielle ou industrielle travaillant sur les parties de recherche les plus amonts du projet est la stratégie à adopter.
La partie de développement informatique serait en l’occurrence réalisée par le consortium mis en place.

Un article en révision dans International Journal of Numerical Methods in FLUIDS concernant les méthodes numériques Lagrangiennes en 3D.

Pas de brevet.

Le projet « ALE INC(ubator) 3D » a pour but le développement d'un code dit « Arbitrary-Lagrangian-Eulerian » en 3D pour la mécanique des fluides compressibles multi-matériaux sur maillage polyédrique.

Ce projet s'inscrit dans un cadre plus fondamental de recherches sur la fusion pour produire de l'énergie par confinement inertiel initiée par lasers. Le projet Laser-Méga-Joule (LMJ) est l'exemple phare mené par le CEA en France près de Bordeaux. Les phénomènes physiques générés sont fondamentalement tri-dimensionnels et complexes. Les besoins en simulation numériques sont évidemment énormes et une plateforme de simulation ALE 3D semble désormais nécessaire à la communauté scientifique.

Un code ALE est généralement décomposé en trois phases
1.Phase lagrangienne. Un schéma numérique (lagrangien sur maillage mobile) calcule l'évolution de spatiotemporelle d'un mélange de fluides décrits dans un formalisme lagrangien. Comme le maillage se déplace et se déforme au grès des mouvement des fluides, ce dernier peut être arbitrairement dégradé en terme de qualité géométrique (mailles non convexes, mailles croisées, mailles très étirées, etc.);
2.Phase de régularisation de maillage. Étant donné un maillage lagrangien déformé, une méthode de régularisation permet de définir un nouveau maillage, généralement de meilleure qualité, sur lequel on souhaite poursuivre le calcul;
3.Phase de projection conservative. La méthode de projection permet de transférer l'information du maillage lagrangien sur le maillage régularisé. Cette projection doit être réalisée de manière conservative, c'est-à-dire la masse, quantité de mouvement et énergie totale doivent être conservées. On demande aussi à la méthode d'être aussi précise que ne l'est le schéma lagrangien.

Le code ALE INC(ubator) 3D possèdera les plus récentes méthodes numériques lagrangiennes centrées ainsi que les nouvelles technologies de reconnexion de maillages polyédriques, décroisement de maille, ainsi qu'un module d'adaptation automatique du nombre de mailles durant les simulations. Cette technique d'adaptation peut s'interpréter comme de l'AMR (« Adaptive-Mesh-Refinement ») sur maillage polyédrique mobile.
Une dernière phase du développement fera évoluer le code pour prendre en charge plusieurs matériaux (traitement des mailles mixtes, reconstruction d'interfaces, projection sur maillages purs, etc.).

Cette plateforme sera parallélisée, de plus on adoptera une méthodologie de validation et vérification pour toutes les phases du projet. La plateforme « mise-à-jour » sera distribuée à chaque jalon du projet, grossièrement tous les ans, afin de fournir le plus rapidement possible un outil performant aux potentiels utilisateurs.

Coordinateur du projet

Monsieur Raphaël LOUBÈRE (UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER]) – raphael.loubere@math.univ-toulouse.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IMT UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER]

Aide de l'ANR 59 981 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 48 Mois

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