Sujet :

Simulation avec un code FDTD, application à la compatibilité électromagnétique : développement d’une démarche de simulation basée sur un code existant, à valider et adapter pour des applications de CEM

Contexte :

Dans le cadre de la montée en régime des capacités de simulation au CESTA, il est prévu de développer l’utilisation de la simulation numérique tri-dimensionnelle prédictive sur le supercalculateur pétaflopique Téra 1000 dans le domaine de la CEM. Le CEA/DAM dispose d’un code développé en interne potentiellement en mesure de répondre au besoin de simulation appliquée à la CEM : le code Sophie, qui résout les équations d’évolution de Maxwell Ampère et Faraday couplées de manière auto-consistante à l’équation de Vlasov qui régit l’évolution de particules chargées. Ce code est basé sur la méthode FDTD ; il est utilisé depuis dix ans dans le domaine des impulsions électromagnétiques générées par l’interaction rayonnement-matière, et est déjà validé sur un certain nombre de configurations dans d’autres contextes que la CEM. Il est capable de traiter des calculs comportant des centaines de milliards de mailles sur plusieurs milliers de processeurs en des temps raisonnables, grâce à un parallélisme hybride MPI et OpenMP.

Objectif :

L’objectif de ces travaux est de proposer, justifier et mettre en oeuvre des méthodes de validation de l’utilisation du code Sophie pour la résolution de problèmes de CEM. Pour cela, le(a) post-doctorant(e) s’appropriera les schémas et algorithmes du code Sophie de résolution des équations de Maxwell (sans l’équation de Vlasov), et prendra en compte le besoin défini par l’ingénieur en charge de la garantie de la fonction tenue aux environnements électromagnétiques. Il est envisageable dans un second temps de définir des modèles et algorithmes physico-numériques complémentaires à mettre en place dans le code Sophie, puis de les y implémenter.

Après une prise en main du code, le post-doctorant :

• simulera des cas de calcul représentatifs de problèmes d’électromagnétisme (par exemple, le couplage d’ondes électromagnétiques avec des lignes de transmission simples puis complexes et multiples, ou la pénétration de champs magnétiques basses fréquence dans des cavités métalliques non assimilables à des conducteurs parfaits),
• comparera les résultats obtenus avec des données de référence pertinemment choisies,
• établira les paramètres d’emploi du code pour résoudre les problèmes de CEM,
• pourra le cas échéant compléter les modèles de Sophie par des développements spécifiques (par exemple, fils non rectilignes, jonctions entre fils).

Contacts :

CESSENAT Olivier & ZUBER Céline
CEA/Cesta – BP 2 – 33114 Le Barp
Tél. : 05 57 04 40 00
olivier.cessenat@cea.fr – celine.zuber@cea.fr