Modélisation et méthodes numériques pour écoulement hypersonique

Thermohydraulique et mécanique des fluides Stage - Bac+4/+5 - Modélisation et méthodes numériques pour écoulement hypersonique - H/F Lors de sa rentrée dans l'atmosphère, un véhicule spatial est confronté à des contraintes mécaniques et des flux de chaleurs très importants. La conception d'un tel engin nécessite des simulations numériques précises de l'écoulement de l'air autour du véhicule tout au long de sa trajectoire. Les régimes d'écoulements rencontrés sont appelés (des plus hautes aux plus basses altitudes) : moléculaire libre, raréfié, transitionnel et continu. Ces différents régimes peuvent être modélisés par l'équation de Boltzmann de la théorie cinétique des gaz, pour les 3 premiers régimes, et par les équations de Navier-Stokes pour le régime continu. D'un point de vue numérique, à chaque régime correspond une méthode numérique adaptée à la modélisation. De nombreuses recherches visent à étudier une méthode unifiée pour résoudre l’ensemble de ces régimes. K. Xu propose depuis 2010 une approche prometteuse appelée 'Unified Gas Kinetic Scheme' (UGKS) et ses dérivées (UGKP, UGKWP). L'étudiant(e) devra tout d'abord se familiariser avec la théorie cinétique des gaz pour le régime raréfié, et avec la mécanique des fluides pour les écoulements continus. En se basant sur les travaux déjà réalisés dans le cadre de la thèse d'A. Coepeau, les méthodes UGKP et UGKWP seront attentivement étudiées pour les étendre au cadre des modèles ES-BGK « gaz réel ». Il s'agira de poursuivre la prise en main de ces nouvelles méthodes numériques, mixant schéma volumes finis et méthode stochastique afin de les mettre en œuvre dans les codes simulant les écoulements hypersoniques dans ces différents régimes. Le(la) candidat(e) devra se familiariser avec la modélisation utilisée dans les codes du CEA/Cesta, puis prendre en main les codes de simulation résolvant les différents régimes (codes massivement parallèles utilisés sur le supercalculateur du CEA/DAM). Il s'agira donc d'adapter la méthode UGKP et/ou UGKWP dans le code Navier-Stokes pour la simulation des écoulements portés à hautes températures. Les fondements mathématiques de ces méthodes feront l’objet d’une attention particulière. La problématique de l’implicitation en temps de la méthode devra aussi être étudiée pour permettre le calcul efficace d’écoulements stationnaires. Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés. Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation. Mathématiques appliqués, mécanique des fluides. Fortran/ Python/ C++ Bac+4/+5