Offre de stage Niveau Ingénieur ou Master 2

Offre de stage
Niveau Ingénieur ou Master 2
Validation d’un code de simulation d’écoulements tourbillonnaires et
application à l’interaction entre deux hydroliennes.
Profil recherché
Étudiant (M2 ou BAC+5) en informatique scientifique et mathématiques.
Lieu du stage
Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC),
UMR 6294 CNRS – Université du Havre.
Pré-requis
GNU/Linux, Fortran 90, si possible environnement parallèle MPI.
Durée du stage
4 à 6 mois.
Gratification
≈ 450 e/mois.
Possibilité de poursuite en thèse à l’issue du stage. Cofinancement ADEME/IFREMER ou Région
Haute-Normandie/IFREMER.
Détails
Un code de simulation d’écoulements tourbillonnaires instationnaires, basé sur une méthode Vortex particulaire [3, 2], est développé depuis de nombreuses années au LOMC. En partenariat avec l’IFREMER, il a
été récemment adapté à la modélisation du comportement d’une hydrolienne dans un courant marin [5]. La
prochaine étape consiste à prendre en compte plusieurs hydroliennes, qui seront alors en interaction les unes
avec les autres [4]. Dans ce cadre, le code numérique fait actuellement l’objet d’une réécriture complète qui
devrait permettre de telles simulations à un coût computationnel abordable.
La méthode repose sur la désingularisation du champ de vitesse qui fait intervenir une fonction de régularisation qui peut être choisie parmi les fonctions couramment utilisées. Le calcul de la vitesse des particules
fait appel à un algorithme appelé Treecode qui dépend du choix de la fonction de régularisation [7, 6].
Nous souhaitons évaluer l’utilisation d’une fonction qui présente des propriétés de convergence et de stabilité
meilleures que celle utilisée jusqu’alors.
Enfin, la formulation vitesse-tourbillon des équations de Navier-Stokes fait apparaître un terme de déformation qui s’exprime sous plusieurs formes équivalentes en continu, mais qui ne le sont plus une fois
discrétisées [1, 7]. Ces formes possèdent des propriétés différentes et peuvent influencer considérablement
la modélisation de l’écoulement. Des tests devront être entrepris pour évaluer l’influence de ce choix sur
l’écoulement que nous souhaitons modéliser.
Déroulement du stage
Le stage se déroulera en plusieurs étapes :
1. Compréhension globale de la méthode, notamment des différents paramètres intervenant dans les simulations.
2. Prise en main du code de calcul et de l’exécution sur différents clusters.
3. Évaluation des performances CPU et validation du code sur différents cas tests.
4. Intégration de travaux précédents et développements relatifs aux interactions entre hydroliennes.
5. Simulation d’hydroliennes en interaction et validation à partir de données expérimentales.
6. Selon le profil de l’étudiant, comparaison des différentes fonctions de régularisation et/ou étude de
l’influence du choix de la formulation du terme de déformation.
7. Interprétation et mise en forme des résultats.
8. Valorisation des résultats par la rédaction d’un article scientifique.
Contact principal
Paul Mycek
Doctorant – Université du Havre/IFREMER
Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC)
+33 (0)2 35 21 71 33
[email protected]
Contacts à mettre en copie de toute correspondance par e-mail
– Grégory Pinon (LOMC) : [email protected]
– Grégory Germain (IFREMER) : [email protected]
Références bibliographiques
[1] J.-P. Choquin and G.-H. Cottet. Sur l’analyse d’une classe de méthodes de vortex tridimensionnelles. C.
R. Acad. Sci., 306(17) :739–742, May 1988. Série I.
[2] G.H. Cottet and P.D. Koumoutsakos. Vortex methods : theory and practice. Cambridge University Press,
2000.
[3] A. Leonard. Vortex methods for flow simulation. Journal of Computational Physics, 37(3) :289–335, 1980.
[4] P. Mycek, B. Gaurier, G. Germain, G. Pinon, and E. Rivoalen. Étude numérique du comportement d’une
hydrolienne à axe horizontale : vers une modélisation des interactions entre deux hydroliennes. In XIIèmes
Journées Nationales Génie Côtier – Génie Civil, juin 2012.
[5] G. Pinon, P. Mycek, G. Germain, and E. Rivoalen. Numerical simulation of the wake of marine current
turbines with a particle method. Renewable Energy, 46(0) :111–126, 2012.
[6] D. Wee, Y. Marzouk, F. Schlegel, and A. Ghoniem. Convergence characteristics and computational cost
of two algebraic kernels in vortex methods with a tree-code algorithm. SIAM Journal on Scientific
Computing, 31(4) :2510–2527, 2009.
[7] G. S. Winckelmans and A. Leonard. Contributions to vortex particle methods for the computation of
three-dimensional incompressible unsteady flows. Journal of Computational Physics, 109(2) :247–273,
1993.