Modèle de cinétique de transition de phase pour un code open-source

Matériaux, physique du solide Stage - Bac+5 - Modèle de cinétique de transition de phase pour un code open-source - H/F Lorsqu'un laser intense (centaine de joules, impulsions nanosecondes) est focalisé sur un matériau, il produit un choc qui se propage dans la matière, l'exposant ainsi à des conditions thermodynamiques extrêmes (hautes pression et hautes températures). Soumis à de telles conditions, un matériau peut réorganiser son réseau cristallin : c'est le changement de phase. Le cas le plus familier est celui de la fusion, mais il existe également des domaines thermodynamiques dans lesquels le matériau transite d'une structure cristalline vers une autre structure cristalline (transition polymorphique solide-solide). Ces transformations ne sont pas instantanées : ce sont des processus cinétiques. Comprendre et prédire les transitions de phase polymorphiques d'un matériau constitue un enjeu majeur dans des domaines variés, de la planétologie (modèles d'intérieur planétaire ... ) à la tenue mécanique des matériaux soumis à des impacts hypervéloces (résistance aux débris spatiaux ...). Lorsque le choc débouche en face arrière d'une cible, la mesure résolue en temps de la vitesse de cette surface libre (vélocimétrie type VISAR) permet d'observer la signature directe de ces phénomènes : la structure du profil de vitesse (choc scindé en deux ondes, temps de montée, relaxations) porte l'empreinte à la fois de l'existence de la transition et de sa cinétique. Depuis une vingtaine d'années, le CEA DAM développe ESTHER, un code d'hydrodynamique radiative lagrangien monodimensionnel, distribué en open source. Il permet de simuler le comportement dynamique d'empilements de matériaux soumis à un rayonnement laser intense, depuis l'ablation en face avant jusqu'au débouché du choc en face arrière. À ce titre, il constitue un outil particulièrement adapté à l'interprétation quantitative des résultats expérimentaux. ESTHER dispose déjà d'un module de cinétique de changement de phase, mais celui-ci est restreint à un système à deux phases. Dès lors que le chemin thermodynamique parcouru par le matériau sous choc traverse un troisième domaine de phase, le calcul n'aboutit pas. Cette limitation restreint fortement le champ des matériaux et des régimes de sollicitation accessibles à la simulation, alors même que les diagrammes de phase des matériaux d'intérêt en comportent fréquemment davantage. Dans ce contexte, le stage consiste à généraliser le traitement de la cinétique de transition de phase dans ESTHER à un nombre quelconque N de phases, en s'appuyant sur le modèle de Greeff. Déroulement : - S'approprier la physique des chocs laser et de la cinétique des changements de phase. - Mener une étude bibliographique sur l'extension à N phases du modèle de Greeff. - Prendre en main ESTHER : utilisation, principes de fonctionnement et architecture du code. - Implémenter ce modèle dans ESTHER et adapter en conséquence l'architecture du code. - Valider l'implémentation, puis confronter les résultats à des mesures expérimentales de vélocimétrie. 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. Dernière année d'école d'ingénieurs ou universitaire (Bac+5), dans un cursus physique avec une forte appétence pour le développement, la simulation numérique et les mathématiques appliquées. Solides connaissances en thermodynamique. Maîtrise du langage Python. Des connaissances en optique, mécanique, hydrodynamique sont un plus. Python, Fortran, méthodes numériques, thermodynamique. Bac+5