Stage Simulations HPC d'écoulements diphasiques par LBM H/F

CEA; Gif-sur-Yvette; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Plein temps

Résumé du poste

Un établissement de recherche en France recherche un(e) stagiaire pour des simulations HPC d'écoulements diphasiques. Vous travaillerez avec des experts sur des simulations numériques en CFD et des modèles à champ de phase, avec une possibilité de poursuivre en thèse. Le stage dure environ 6 mois, à partir de début 2026, et nécessite un Mastère 2 ou une dernière année d'école d'ingénieur.

Qualifications

• Expérience en C++ et en simulation numérique requise.
• Connaissances en systèmes passifs et en écoulements diphasiques appréciées.
• Goût prononcé pour la modélisation physique et le calcul scientifique.

Responsabilités

• Mettre en œuvre des simulations CFD d’écoulements à partir de sources de chaleur.
• Étudier les écoulements diphasiques avec changement de phase.
• Réaliser des simulations 3D sur des supercalculateurs.

Connaissances

C++

Calcul scientifique

Modélisation physique

Formation

Mastère 2 ou dernière année d'école d'ingénieur

Outils

Logiciel de simulation CFD

LBM_saclay

Description du poste

Stage Simulations HPC d'écoulements diphasiques par LBM H/F

Référence

2025-37671

Intitulé de l'offre

Stage Simulations HPC d'écoulements diphasiques par LBM H/F

Description du poste

Mathématiques, information scientifique, logiciel

Sujet de stage

Contexte général Les systèmes passifs de transfert thermique, et en particulier les boucles de circulation naturelle [1], suscitent un intérêt croissant pour leur capacité à assurer des échanges de chaleur sans dispositif mécanique ni pompe. Ces systèmes exploitent les différences de masse volumique induites par des gradients thermiques pour générer un écoulement diphasique naturel du fluide caloporteur présent sous forme liquide et vapeur. La compréhension fine des phénomènes physiques intervenant dans ces boucles – tels que les régimes d'écoulement, les instabilités, la stratification thermique ou encore les transitions de régime – est essentielle pour garantir leur bon fonctionnement dans des contextes industriels exigeants. Pour cela, l'utilisation de la simulation numérique (CFD – Computational Fluid Dynamics) permet d'accéder à une description détaillée des champs de vitesses, de températures, et des comportements dynamiques.

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au cœur 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 curiosité

Description de l'offre

Objectifs du stage

Le sujet du stage consiste à mettre en œuvre 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).

Références

[1] P. Boyer, Etude expérimentale des phénomènes dynamiques dans les thermosiphons diphasiques, Ph.D. thesis, Université de Toulouse, IMFT (2024).

Moyens / Méthodes / Logiciels

Méthode de Boltzmann sur réseaux, Navier-Stokes, modèle à champ de phase, C++ dans LBM_saclay

Profil du candidat

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".