Plateformes et Ressources

Outils informatiques et Logiciels

Les anciennes plateformes ou outils informatiques et logiciels développés aux LIMSI mais plus maintenus sont ici.
 

 Simulation numérique en mécanique des fuides

BLUE (contacts : J. Chergui, D. Juric )

Code massivement parallèle de simulation numérique d'écoulements 3D instationnaires de fluides di-phasiques incompressibles développé au LIMSI en collaboration avec l'Université de Hongik à Seoul, Corée du Sud. Il intègre un modèle de contact fluide-solide immergé, un modèle de coalescence d'interfaces, ainsi qu'un modèle de changement de phase à pression constante. Il peut néanmoins être utilisé pour la simulation d'écoulement de fluides mono-phasiques. 

La dynamique des deux phases est régie par les équations de Navier-Stokes. Celles-ci sont résolues en variables primitives (vitesse, pression) par une méthodes de projection sur un maillage uniforme décalé en considérant les deux phases comme un fluide unique mais séparées par une interface où les propriétés physiques, telles que la densité et la viscosité sont discontinues. La dynamique de cette interface est résolue par une méthode de suivi d'interface (Front-Tracking). Celle-ci s'appuie sur un maillage surfacique Lagrangien adaptatif ainsi que sur le champ de vitesse issu de la résolution des équations de quantité de mouvement. Ces deux éléments permettent de calculer le déplacement ainsi que la courbure de l'interface et d'en déduire à fortiori la force de tension superficielle dont la prise en compte dans les équations de quantité de mouvement permet de calculer un nouveau champ de vitesse et de pression au pas de temps suivant. 

Ce code donne lieu à une intense collaboration dans la modélisation numérique d'écoulements micro-fluidiques et de films tombants plans et annulaires avec l'Université Imperial College de Londres. Cette collaboration a permis en particulier l'extension du code aux écoulements de fluides non-Newtoniens, à la modélisation de la diffusion de surfactant sur l'interface ainsi qu'à l'implantation d'une méthode semi-Lagrangienne pour l'approximation du terme d'advection du champ de vitesse ce qui a permis de lever la contrainte CFL sur le pas de temps. Ce code a aussi permis de compléter et de valider de nombreuses études théoriques dans des domaines tels que les instabilités de Faraday avec l'Université du Chili à Santiago et le Laboratoire PMMh à Paris.

CHORUS (contacts : C. Tenaud, Y. Fraigneau)

Le code CHORUS a été développé au LIMSI pour la simulation d'écoulements instantionnaires 3D compressibles, en régimes subsonique et supersonique. La résolution des équations de Navier-Stokes est réalisée par partir d'un schéma numérique original conçu au LIMSI par V. Daru & C. Tenaud (Groupe "Aérodynamique, Turbulence et Contrôle"), le schéma OSMPx (x étant l'ordre de précision compris entre 3 et 11). Ce schéma de haute précision, couplé espace-temps, présente de très bonnes propriétés spectrales. De plus, il permet d'obtenir une excellente représentation des discontinuités de contact et des ondes de chocs grâce à ses propriétés TVD (Total Variation Diminshing) tout en minimisant l'impact de la diffusion numérique sur les extrema des parties régulières de la solution, grâce à une relaxation des critères TVD basée sur la préservation de la monotonie des flux l(Monotony Preserving).

Ce code est parallélisé suivant une approche de décomposition de domaine en utilisant la norme de programmation MPI. CHORUS est exploité dans le cadre de simulations d'écoulements aérodynamiques en régime transitionnel ou turbulent, pouvant présenter des ondes de chocs ou encore dans le cadre d'études sur les phénomènes de couplage aérodynamique-acoustique comme ce fut le cas dans le cadre de l'ANR DIB. Il a fait l'objet d'un dépôt APP et est utilisé hors du laboratoire dans le cadre de collaborations universitaires (avec le LMEE ou le SATIE par exemple). Il a également donné lieu à une convention d'exploitation avec le CEA-DAM.

SUNFLUIDH (contact : Y. Fraigneau)

Le code SUNFLUIDH a été développé au LIMSI pour la simulation d'écoulements instationnaires 2D/3D, incompressibles ou dilatables (hypothèse de faible nombre de Mach). La résolution des équations de Navier-Stokes s'appuie sur une méthode usuelle de projection basée sur une formulation vitesse-pression. Les équations de conservation sont discrétisées suivant une méthode volumes finis, d'ordre 2 en temps et en espace. Une extension à l'ordre 4 basée sur les schémas compacts est également disponible. SUNFLUIDH est utilisé pour la simulation numérique d'une large gamme d'écoulements, qui se limite à des régimes de vitesse modérée (nombre de Mach Ma < 0.1) et des fluides newtoniens. Il est capable de traiter des écoulements avec transfert de chaleur, multi-espèces et réactifs, présentant des interfaces libres en régimes transitoire ou turbulents.

Dans le cadre de la turbulence, une série de modèles de type LES (Large Eddy Simulation) est disponible (modèles de type Smagorinsky, des modèles d'échelle mixtes et dynamiques).

Un modèle de pénalisation a récemment été implémenté afin d’être en mesure de traiter des problèmes impliquant des corps immergés mobiles (interaction fluide-structures).

Le code peut être exploité sur une large gamme de machines, allant du simple PC jusqu’aux calculateurs massivement parallèles.

La parallélisation du code a été réalisée suivant deux modes de programmation: une méthode de décomposition de domaine basée sur l’implémentation MPI (Message Passing Interface) et le Multithreading s'appuyant sur l'interface de programmation OpenMP, suivant une approche "coarse grain". Ces deux modes de parallélisation peuvent être utilisées séparément ou simultanément (parallélisation hybride) en fonction des besoins et des plateformes de calcul à disposition.

SUNFLUIDH est régulièrement utilisé dans le cadre d'études menées dans le département de Mécanique-Energétique, principalement dans les groupes "AERO" et "ETCM". Il est également exploité dans le cadre de projets et de partenariats nationaux et internationaux ainsi que dans une filière d'enseignement de M2 à Sorbonne-Université (module 5AF32).

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