Academic literature on the topic 'Grossissement dynamique du maillage'

Afin de cibler une meilleure rentabilité des gisements d'hydrocarbures, la simulation numérique présente un intérêt grandissant dans le secteur pétrolier. Dans ce contexte, deux principaux types d'applications sont distingués : l'ingénierie du réservoir, où les modèles géologiques sont définis comme statiques et l'exploration des gisements par la simulation de la formation des hydrocarbures. Cette dernière application nécessite des modèles de bassins dynamiques. Pour ce type de simulation, la modélisation mathématique et numérique a connu une avancée importante durant les dernières années. En revanche, la construction de maillages indispensables pour les simulations reste une tâche lourde dans le cas de géométries complexes et dynamiques. La difficulté se traduit par la particularité du domaine à mailler, qui est dictée par la mécanique des milieux granulaires, c'est-à-dire des milieux quasi-incompressibles et hétérogènes. De plus, les données sismiques sont des surfaces non-implicites modélisant des blocs volumiques. Dans ce cadre, nous nous intéressons à la génération de maillages lagrangiens hexa-dominants des bassins à géométrie complexe. Le maillage souhaité doit contenir une couche de mailles principalement hexaédriques entre deux horizons et respecter les surfaces failles traversant ces horizons. Une méthodologie originale basée sur la construction d’un espace déplié est proposée. Le maillage souhaité est alors traduit par une grille 3D contrainte dans cet espace. Plusieurs techniques d’optimisation de maillages sont aussi proposées<br>To target more profitable oil and gas deposits, the numerical simulation is of growing interest in the oil sector. In this context, two main types of applications are distinguished: reservoir engineering where geological models are defined as static and exploration for the simulation of hydrocarbons formation. The latter application requires dynamic basins models. For this type of simulation, mathematical and numerical modeling has been an important advance in recent years. However, the construction of meshes needed for the simulations is a difficult task in the case of complex and dynamic geometries. The difficulty is reflected by the characteristic of the domain to mesh, which is defined from the mechanics of granular media which are almost incompressible and heterogeneous environments. In addition, the seismic data represent non-implicit surfaces modeling volume blocks. In this context, we focus on Lagrangian hex-dominant mesh generation of basins with complex geometry. The desired mesh must contain a layer of almost hexahedral meshes between two horizons and conform to fault surfaces through these horizons. A novel methodology based on the construction of an unfolded space is introduced. The desired mesh is then seen as a constrained 3D grid in this novel space. Several mesh optimization techniques are also proposed

Dans les domaines de l'Aéronautique, de la Défense et du Spatial, la fragmentation dynamique est un processus généré par des sollicitations extrêmes. Parmi les approches Lagrangiennes, classiquement utilisées pour la modélisation de tels évènements, nous nous intéressons ici à la méthode sans maillage SPH. Contrairement aux méthodes type Eléments Finis, la méthode SPH est construite sur un set de points d’interpolations dépourvus de connectivités la rendant naturellement adaptée au traitement de la rupture des matériaux. Cependant, les schémas SPH standards souffrent d’instabilités remettant en question leur précision et activant des mécanismes non physiques tels que la fragmentation numérique. Un nouveau schéma SPH robuste baptisé γ-SPH-ALE est donc proposé dans ces travaux. Il est développé dans un contexte ALE et inclut l’adaptation d’un schéma bas-Mach hérité des méthodes Volume Finis. Par le biais d’une analyse de stabilité non linéaire, des conditions de type CFL sont identifiées sur les paramètres du schéma. Ceci construit donc un cadre mathématique robuste assurant les propriétés de conservation, robustesse, stabilité et consistance du schéma. A notre connaissance, ce type d’analyse non linéaire n’a jusqu’à ce jour jamais été réalisé sur un schéma de type SPH-ALE. Enfin, l’implémentation du γ-SPH-ALE sur divers cas tests académiques de fragmentation démontre qu'il permet notamment de prévenir l’apparition d’oscillations parasites dans les ondes élastiques, ainsi que de résoudre les problèmes d’instabilité en tension, points durs des méthodes SPH standard. Mettant également à profit la parallélisation GPU, ces résultats sont obtenus en des temps de calculs réduits par rapport aux implémentations CPU classiques<br>In Aeronautics, Defense and Space, dynamic fragmentation is a process generated by extreme loadings. Among the Lagrangian approaches, classically used for the modeling of such events, we focus here on the meshless method called SPH. Unlike grid-based methods, SPH is built on a set of interpolation points disregarding any connectivity which makes it naturally well suited to handle material failure. However, standard SPH schemes suffer from instabilities questioning their accuracy and activating non-physical processes such as numerical fragmentation. A new robust SPH scheme called γ-SPH-ALE is then proposed in this work. It is built in an ALE context and includes a stabilizing low-Mach scheme inherited from Finite Volume methods. Through a nonlinear stability analysis, CFL conditions are identified on the scheme parameters. A strong mathematical background is then built ensuring the scheme conservativity, robustness, stability and consistency. To our knowledge, this type of nonlinear analysis has never been performed on a SPH-ALE scheme. Finally, the implementation of γ-SPH-ALE on various academic fragmentation test cases demonstrates particularly its capability to prevent spurious oscillations to appear in elastic waves, as well as to solve the so-called tensile instability, major issues of standard SPH methods. Also, taking advantage of GPU parallelization, these results are achieved in reduced computation times with respect to conventional CPU implementations

Dans le contexte de la dynamique moléculaire classique appliquée à la physique de la matière condensée, les chercheurs du CEA étudient des phénomènes physiques à une échelle atomique. Pour cela, il est primordial d'optimiser continuellement les codes de dynamique moléculaire sur les dernières architectures de supercalculateurs massivement parallèles pour permettre aux physiciens d'exploiter la puissance de calcul pour reproduire numériquement des phénomènes physiques toujours plus complexes. Cependant, les codes de simulations doivent être adaptés afin d'équilibrer la répartition de la charge de calcul entre les cœurs d'un supercalculateur.Pour ce faire, dans cette thèse nous proposons d'incorporer la méthode de raffinement de maillage adaptatif dans le code de dynamique moléculaire ExaSTAMP. L'objectif est principalement d'optimiser la boucle de calcul effectuant le calcul des interactions entre particules grâce à des structures de données multi-threading et vectorisables. La structure permet également de réduire l'empreinte mémoire de la simulation. La conception de l’AMR est guidée par le besoin d'équilibrage de charge et d'adaptabilité soulevé par des ensembles de particules se déplaçant très rapidement au cours du temps.Les résultats de cette thèse montrent que l'utilisation d'une structure AMR dans ExaSTAMP permet d'améliorer les performances de celui-ci. L'AMR permet notamment de multiplier par 1.31 la vitesse d'exécution de la simulation d'un choc violent entraînant un micro-jet d'étain de 1 milliard 249 millions d'atomes sur 256 KNLs. De plus, l'AMR permet de réaliser des simulations qui jusqu'à présent n'étaient pas concevables comme l'impact d'une nano-goutte d'étain sur une surface solide avec plus 500 millions d'atomes<br>In the context of classical molecular dynamics applied to condensed matter physics, CEA researchers are studying complex phenomena at the atomic scale. To do this, it is essential to continuously optimize the molecular dynamics codes of recent massively parallel supercomputers to enable physicists to exploit their capacity to numerically reproduce more and more complex physical phenomena. Nevertheless, simulation codes must be adapted to balance the load between the cores of supercomputers.To do this, in this thesis we propose to incorporate the Adaptive Mesh Refinement method into the ExaSTAMP molecular dynamics code. The main objective is to optimize the computation loop performing the calculation of particle interactions using multi-threaded and vectorizable data structures. The structure also reduces the memory footprint of the simulation. The design of the AMR is guided by the need for load balancing and adaptability raised by sets of particles moving dynamically over time.The results of this thesis show that using an AMR structure in ExaSTAMP improves its performance. In particular, the AMR makes it possible to execute 1.31 times faster than before the simulation of a violent shock causing a tin microjet of 1 billion 249 million atoms on 256 KNLs. In addition, simulations that were not conceivable so far can be carried out thanks to AMR, such as the impact of a tin nanodroplet on a solid surface with more than 500 million atoms