COSINUS - Calcul Scientifique

Responsable : Hervé Neau

Le service d’intérêt général « Codes et Simulations Numériques » (CoSiNus) a pour mission principale d’assurer le développement et le support d’outils de simulation et/ou de traitement numérique en mécanique des fluides pour l’ensemble du laboratoire. Il est composé de 4 ingénieurs (3 IR et 1 IE). Ce service définit et met en application, en concertation avec les responsables du laboratoire, la politique en matière de calcul scientifique. Il assure le support, le conseil et la formation des chercheurs dans ce domaine

  • centralisation et mutualisation des logiciels de calcul communautaires au niveau de l’INPT. CoSiNus assure la négociation, l’achat, l’installation des serveurs de licences, la mise à disposition des logiciels, la maintenance et les relations avec les éditeurs. Par effet d’échelle, l’offre logicielle à l’IMFT et à l’INPT a été fortement améliorée
  • développement d’un logiciel de suivi en temps réel d’utilisation des licences des logiciels payants
  • promotion, installation, support et maintenance des logiciels libres (ParaView, OpenFoam, code Saturne, SciLab, …)
  • application de la démarche « qualité » initiée par CoSiNus pour les applications développées en interne ou en collaboration
  • mise en place d’outils de suivi de versions, de gestion de configurations (CVS/SVN) et de documentation automatique (9 codes de calcul sous CVS ou SVN)
  • formation des utilisateurs à ces outils
  • développement et mise en place de la stratégie de validation et de non-régression des codes
  • incitation des utilisateurs au respect des règles de programmation établies par le service
  • renforcement des interventions pour l’aide au développement des codes de recherche et à l’utilisation avancée des codes industriels
  • formalisation du traitement des requêtes de type « guichet » : base de connaissance, FAQ
  • développement d’interfaces pour le formatage des résultats de simulation (Tecplot, EnSight, paraview, …)
  • aide ponctuelle à la parallélisation des codes de calcul
  • parallélisation de la version LES du code JADIM (directeur scientifique Pr J. Magnaudet), développement d’outils de pré et post-traitement pour les version LES et VOF du code, rédaction de la documentation en collaboration avec les chercheurs
  • parallélisation de la partie développée à l’IMFT (gaz/particules) de la chaîne de calcul NEPTUNE_CFD (directeur scientifique Pr O. Simonin)
  • coordination et mise en place de la batterie de cas de validation (20 cas) pour NEPTUNE_CFD
  • portage et mesures de performances des codes JADIM et NEPTUNE_CFD sur différentes plates formes parallèles (CALMIP, CINES, IDRIS, chez des partenaires industriels internationaux)
  • intervention en qualité d’expert en calcul scientifique dans des programmes de recherche avec des partenaires académiques et industriels (LGC, LISBP, LEA, Air Liquide, Arcelor, Renault, Total, AREVA, Snecma, Inéos, ALSTOM, INRS, Saint Gobain, PSA, …)
  • portage de codes dans le cadre de benchmarks pour l’achat d’un supercalculateur (CALMIP)
  • soutien technique pour 3 projets ANR
  • suivi des dossiers de demande de ressources informatiques auprès des centres de calcul
  • participation au choix des outils et des codes de calcul pour certains sujets de stage et de thèse
  • conseil aux utilisateurs en matière d’outils numériques performants
  • évolution de la mission initiale de type assistance vers le rôle de chef de projet technique pour NEPTUNE_CFD (simulation d’écoulements multiphasiques réactifs) et pour JADIM (code IMFT de DNS/LES mono- et diphasique dont le nombre de développeurs et d’utilisateurs est en forte augmentation depuis 2005
  • portage et assistance pour la mise en oeuvre des codes chez les partenaires
  • participation active à des clubs d’utilisateurs et séminaires
  • évaluation, choix en concertation avec la direction et mise en place de projets spécifiques de moyen terme à la demande des groupes de recherche

JADIM est un code de calcul de mécanique des fluides destiné à la recherche et développé initialement par le groupe Interface de l’IMFT (notamment Jacques Magnaudet, Dominique Legendre et leurs étudiants). Il permet une description fine de nombreux phénomènes physiques présents dans les écoulements diphasiques incompressibles. JADIM résout les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles, incompressibles et instationnaires. Il utilise une méthode de volumes finis en maillages structurés (cartésiens, cylindriques, sphériques ou plus généralement curvilignes orthogonaux) d’ordre 2 en temps et en espace (schéma de Runge-Kutta d’ordre 3 pour la résolution des termes advectifs et des termes sources, associé à un schéma de Crank-Nicolson pour la partie visqueuse/diffusive). La pression est calculée en résolvant une pseudo-équation de Poisson, ce qui permet d’assurer l’incompressibilité par une méthode de projection.

Le code inclut par ailleurs :

  • la simulation des écoulements turbulents par approche LES (Simulation des Grandes Echelles) utilisant un modèle de sous-maille dynamique mixte,
  • la simulation d’écoulements di- et tri-phasiques de fluides immiscibles ou miscibles par une approche de type Volume Of Fluid sans reconstruction d’interface,
  • la simulation d’écoulements de part et d’autre d’une interface déformable par une approche de type « boundary-fitted » associée à un générateur de maillage orthogonal,
  • la prise en compte des transferts thermiques, passifs ou réactifs,
  • la simulation des écoulements diphasiques dispersés par suivi lagrangien des particules avec prise en compte éventuelle de l’effet de retour de ces particules sur l’écoulement de la phase porteuse,
  • la prise en compte d’obstacles de forme quelconque par une méthode des frontières immergées (IBM),
  • la simulation d’écoulements de fluides non-newtoniens (fluides à seuil, fluides visco-élastiques),
  • la prise en compte des phénomènes de mouillage statique et dynamique,
  • la prise en compte de certaines rhéologies d’interface (effets capillaires, membranes élastiques).

Les développeurs

Personnels permanents :

  • Jacques Magnaudet (IMFT)
  • Dominique Legendre (IMFT)
  • Eric Climent (IMFT)
  • Thomas Bonometti (IMFT)
  • Yannick Hallez (LGC)
  • Micheline Abbas (LGC)
  • David Fabre (IMFT)
  • Laurent Lacaze (IMFT)
  • Rémi Zamansky (IMFT)

Doctorants et post-doctorants actuels :

  • Omer Atasi
  • Azeddine Rachih
  • Qing Li
  • Benjamin Fry
  • Aurélie Louisnapoléon
  • Martin Pauthenet
  • Mohammed Kharrouba

Anciens post-doctorants :

  • Xavier Silvani
  • Franck Auguste
  • Hacène Sihadjmohand

    Les thèses soutenues

    La plupart des manuscrits sont disponibles aux adresses suivantes :
    http://oatao.univ-toulouse.fr
    http://ethesis.inp-toulouse.fr

    Wang, Guiquan
    Modulation of wall-bounded turbulent flows by large particles : effect of concentration, inertia, and shape.
    26 septembre 2017

    Bouteloup, Joris
    Simulation numérique de la dynamique d’un lit granulaire cisaillé par un fluide visqueux.
    1 mars 2017

    Izard Edouard
    Modélisation numérique des écoulements granulaires denses immergés dans un fluide. 14 Octobre 2014.

    Abadie Thomas
    Hydrodynamique des écoulements de Taylor gaz-liquide en microcanaux. 14 novembre 2013.

    Harang Alice
    Paramétrisation du transport turbulent d’un panache de particules en présence de stratification et de cisaillement pour la modélisation de la turbidité des estuaires. 29 Janvier 2013.

    Coundoul Falilou
    Étude et modélisation des transferts verticaux dans l’interaction biofilm de rivière/couche limite turbulente.
    12 Décembre 2012.

    Linkes Marion
    Simulation numérique et modélisation de l’assimilation de substrat par des microorganismes dans un écoulement turbulent (Numerical Simulation and modelling of substrate assimilation by microorganisms in a turbulent flow.)
    06 Décembre 2012.

    Le Roux Mélanie
    Simulation numérique du mouvement et de la déformation des neutrophiles : influence de la rhéologie et du type d’écoulement (Numerical simulation of neutrophils motion and deformation : influence of rheology and flow type.)
    07 Novembre 2012.

    Bonhomme Romain
    Étude expérimentale et numérique du passage de bulles de gaz au travers d’une interface entre deux liquides.
    19 Octobre 2012.

    Maglio Marco
    Numerical Simulation of Spreading, Sliding and Coalescing Drops on Surfaces.
    3 Octobre 2012.

    Chouippe Agathe
    Étude numérique de la réduction de traînée par injection de bulles en écoulement de Taylor-Couette (Numerical study of bubbly drag reduction in Taylor-Couette flow.)
    12 Juillet 2012.

    Perrodin Marion
    Modélisation et simulation numérique du couplage entre hydrodynamique et réactions chimiques dans du verre fondu peuplé en microbulles (Coupling chemical reactions with mass transfer around a rising bubble in molten glass.)
    15 Novembre 2011.

    Hérout Benjamin
    Ecoulement et transfert de chaleur turbulents sur parois rugueuses : application aux chambres de refroidissement des moteurs thermiques.

    Renaud-Assemat Irène
    Développement d’une méthode lagrangienne de simulation d’écoulements turbulents à phases séparées (Development of a Lagrangian approach for computing turbulent separated two-phase flows.)
    22 Juillet 2011.

    Adjoua Serge
    Développement d’une méthode de simulation de films liquides cisaillés par un courant gazeux (Development of a method for simulating liquid films sheared by a turbulent gas stream.)
    13 Juillet 2010.

    Brosse Nicolas
    Trajectoire et sillage d’un corps en chute libre en interaction avec un autre corps ou en présence d’un confinement (Path and wake of a falling body in interaction with another body or in presence of confinement.)
    15 Décembre 2010.

    Kroll-Rabotin Jean-Sébastien
    Analyse physique et modélisation de la séparation centrifuge de particules ultrafines en film fluant : application au séparateur industriel Falcon (Physical analysis and modelling of centrifuge separation of ultrafine particles in a flowing film : application to the Falcon concentrator.)
    03 Décembre 2010.

    Auguste Franck
    Instabilités de sillage générées, derrière un corps solide cylindrique, fixe ou mobile dans un fluide visqueux.
    14 juin 2010.

    Gers Romain
    Analyse locale de l’hydrodynamique d’un broyeur à billes agité pour le traitement de dispersions solide-liquide (Local analysis of the hydrodynamics in a stirred media mill for the treatment of solid-liquid dispersions.)
    07 Juillet 2009.

    Di Miceli Nathalie
    Transfert de matière liquide-liquide en micro-canal : application à la réaction chimique (Liquid-liquid mass transfer in a microchannel : application to chemical reaction.)
    14 Novembre 2008.

    Haroun Yacine
    Etude du transfert de masse réactif Gaz-Liquide le long de plans corrugués par simulation numérique avec suivi d’interface (Numerical simulation study of gas/liquid reactive mass transfer along corrugated sheets with interface tracking.)
    06 Novembre 2008.

    Couzinet Anthony
    Approche PDF jointe fluide-particule pour la modélisation des écoulements turbulents diphasiques anisothermes (Fluid-particle joint PDF approach to model non-isothermal turbulent two-phase flows.)
    05 Février 2008.

    Dupont Jean-Baptiste
    Étude des écoulements diphasiques dans les mini-canaux d’une pile à combustible.
    20 Décembre 2007.

    Moldoveanu Cristian-Emil
    Simulation des grandes échelles de tourbillons longitudinaux soumis à une turbulence extérieure intense (Large eddy simulation of longitudinal vortices submitted to an intense external turbulence.)
    18 Décembre 2007.

    Duval Marie
    Etude du déferlement d’une onde de Stokes et de la dissipation associée par simulation directe (Stokes wave breaking study and associated dissipation with direct simulations.)
    14 Décembre 2007.

    Hallez Yannick
    Mélange gravitationnel de fluides en géométrie confinée (Buoyancy-driven mixing of fluids in a confined geometry.)
    10 Décembre 2007.

    Adoua Saturnin Richard
    Hydrodynamique d’une bulle déformée dans un écoulement cisaillé (Hydrodynamic of a deformed bubble in linear shear flow.)
    06 Juillet 2007.

    Riboux Guillaume
    Hydrodynamique d’un essaim de bulles en ascension (Hydrodynamics in a swarm of rising bubbles.)
    24 Avril 2007.

    Sarrot Vincent
    Capture de fines particules par des inclusions fluides.
    14 Septembre 2006.

    Sarrazin Flavie
    Microréacteurs diphasiques pour le développement rapide des procédés (Two phase microreactors for fast process design.)
    28 Novembre 2006.

    Bonometti Thomas
    Développement d’une méthode de simulation d’écoulements à bulles et à gouttes. (Development of a numerical method for the computation of incompressible two-phase flows with bubbles or drops.)
    29 Novembre 2005.

    Merle Axel
    Interaction d’une bulle sphérique avec un écoulement turbulent ou tourbillonnaire (Interaction of a spherical bubble with a turbulent flow or a cylindrical vortex tube).
    02 Novembre 2004.

    Cranga Julie
    Simulation numérique directe d’écoulements di- et tri-phasiques engendrés par l’injection de bulles dans un bain de métal liquide.
    7 novembre 2002.

    Mougin Guillaume
    Interactions entre la dynamique d’une bulle et les instabilités de son sillage. 2001.

    Benkenida Adlène
    Développement et validation d’une méthode de simulation d’écoulements diphasiques sans reconstruction d’interfaces. Application à la dynamique des bulles de Taylor.
    28 octobre 1999.

    Péneau Fréderic
    Etude numérique par simulation des grandes échelles de l’influence d’une forte turbulence extérieure sur les transferts pariétaux au sein d’une couche limite.
    1999

    Climent Éric
    Dispersion de bulles et modification du mouvement de la phase porteuse dans des écoulements tourbillonnaires.
    16 décembre 1996.

    Legendre Dominique
    Quelques aspects des forces hydrodynamiques et des transferts de chaleur sur une bulle sphérique (Some aspects of hydrodynamic forces and heat transfer on a spherical bubble).
    22 Avril 1996.

    Calmet Isabelle
    Analyse par simulation des grandes échelles des mouvements turbulents et des transferts de masse sous une interface plane.
    7 Décembre 1995.

    Blanco Armando
    Quelques aspects de l’écoulement d’un fluide visqueux autour d’une bulle déformable : une analyse par simulation directe.
    16 octobre 1995.

    Rivero Mayela
    Étude par simulation numérique des forces exercées sur une inclusion sphérique par un écoulement accéléré.
    22 mars 1991.

Formation

  • organisation régulière de formations relatives au calcul scientifique et à son environnement à l’IMFT, actualisation de l’intranet du service, réponse individualisée aux utilisateurs
  • co-animation depuis 2004 du Club des Utilisateurs Toulousains d’Informatique Scientifique (CUTIS) : organisation de formations pour une vingtaine de laboratoires toulousains

2 avril 2019 – Amphithéâtre Nougaro

L’objectif de cette formation est de présenter des outils gratuits de visualisation et de post-traitement (1D, 2D, 3D et programmation) et de faciliter leur prise en main :

• Introduction

• XmGrace (Post-traitement 1D)

• Gnuplot (Post-traitement 1D/2D)

• ParaView (Post-traitement 2D/3D)

• Octave (Programmation et visualisation)

• Matplotlib (Programmation et visualisation)

• Pylab/Python (Programmation et visualisation)

• Création d’une vidéo à partir d’une série d’images (mencoder)

Cette formation est proposée par le service CoSiNus de l’IMFT, le pôle Calcul et Données de la DSIN de Toulouse INP et dans le cadre de CUTIS (Club des Utilisateurs Toulousains d’Informatique Scientifique).

Fichier de formation N°1

Fichier de formation N°2

Séminaires Cosinus