Estimation des forces surfaciques dans des écoulements compressibles via l’échange de quantité de mouvement proche paroi utilisant la méthode Boltzmann sur réseau (LBM)

Offre de stage de recherche 2025, 5-6 mois

I. Tsetoglou and P. Boivin

Aix Marseille Univ, CNRS, Centrale M´editerran´ee, M2P2, Marseille, France

La méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) est un outil puissant pour simuler des écoulements fluides, capable de gérer des géométries complexes grâce à des maillages cartésiens. LBM est une approche cinétique mésoscopique se basant sur la discrétisation des vitesses de déplacement des particules en espace et temps. Malgré le coût de calcul réduit de la LBM et la simplicité des maillages cartésiens, ces derniers peuvent rendre le calcul des forces pariétales encombrant vu que les nœuds du maillage ne suivent pas de manière exacte les surfaces des parois solides. Ce stage propose d’utiliser un algorithme d’échanges de quantité de mouvement pour estimer ces forces surfaciques sans devoir utiliser des intégrales surfaciques.

Ce stage va se concentrer sur l’implémentation d’un algorithme d’échange de quantité de mouvement2 dans le code industriel ProLB pour rendre le calcul des forces surfaciques plus robuste.

Ce stage de recherche de ∼ 5-6 mois se déroulera courant 2025 au Laboratoire de Mécanique, Modélisation & Procédés Propres (M2P2), UMR7340, Centrale Méditerranée, Plot 6, 38 rue Joliot-Curie 13451 à Marseille.

Sous la direction de Pierre Boivin et en coopération avec Iason Tsetoglou, le stagiaire réalisera les tâches suivantes:

• Etudier la méthode de Boltzmann sur réseau et faire le lien entre les moments de la fonction de distribution des particules f et le tenseur des contraintes macroscopique.

• Implémenter l’algorithme d’échange de quantité de mouvement dans le code ProLB et le valider sur des écoulements autour des profils aérodynamiques.

• Comparer les forces aérodynamiques avec les résultats obtenus par la méthode usuelle d’intégration surfacique des contraintes.

LE STAGIAIRE

En dernière année d’´Ecole d’Ingénieur ou en Master 2, vous êtes spécialisé en mécanique des fluides, en ingénierie aérospatiale, en simulation numérique ou en mathématiques appliquées. De par vos cours, vos projets ou vos lectures personnelles vous justifiez de bases en mécanique des fluides compressibles, en discrétisation et en simulation numérique. La connaissance d’un langage de programmation (C++/Fortran/Matlab/Python) sera fortement appréciée. Vous êtes rigoureux, méthodique, autonome, curieux, vous lisez/parlez anglais et vous aimez travailler en équipe.

Votre candidature ainsi que votre CV et vos bulletins des deux dernières années sont à envoyer aux adresses suivantes :

pierre.boivin@univ-amu.fr

iason.tsetoglou@univ-amu.fr

QUELQUES REFERENCES

T. Krüger, H. Kusumaatmaja, A. Kuzmin, O. Shardt, G. Silva, and E. M. Viggen, The Lattice Boltzmann Method: Principles and Practice (Springer International Publishing).
R. Mei, D. Yu, W. Shyy, and L.-S. Luo, “Force evaluation in the lattice boltzmann method involving curved geometry,”.