Spécialité Calcul Scientifique - univ-tln.frfreddy.univ-tln.fr/enseignement/pub2005.pdf · •...
Transcript of Spécialité Calcul Scientifique - univ-tln.frfreddy.univ-tln.fr/enseignement/pub2005.pdf · •...
Calcul Scientifique
Spécialité
Calcul Scientifique
Ecole d’ingénieurs publiqueReconnue par la Commission
Des Titres d’Ingénieurs
Formation d’ingénieurs spécialiséeen Mathématique Appliquée
2 axes d’approfondissement:
• Mécanique numérique
• Modélisation aléatoire
Calcul Scientifique
ISITVEcole d’ingénieurs publique
Reconnue par la Commission
Des Titres d’Ingénieurs
4 Spécialités:
• Ingénierie des matériaux
• Ingénierie des télécommunication
• Ingénierie Marine
• Calcul Scientifique
http://isitv.univ-tln.fr
Calcul Scientifique
Qu ’est-ce que le calcul scientifique?
Un problème physique à résoudre
Modélisation mathématique (EDP)
Discrétisation de l ’EDP
Implémention sur
ordinateur
Résultats numériques
Expérimentation
Calcul Scientifique
Un exemple: Déferlement de vagues
Applications:
• Génie côtier
• Offshore
• Navale
• Modèles
multiphasiques
Calcul Scientifique
Modélisation mathématique
Interprétation mécanique
+Hypothèses( )
div( u) 0tu div( u u pI) gtE div ( E p)u g ut
u 0t
∂ρ⎧ + ρ =⎪ ∂⎪∂ρ⎪ + ρ ⊗ + = ρ⎪⎪ ∂
⎨∂ρ⎪ + ρ + = ρ ⋅
⎪ ∂⎪∂ϕ⎪ + ⋅∇ϕ =⎪ ∂⎩
( )
1)1(
11)()()(
11)1(
11
1)(1
)()(1)(p
a
aa
w
ww
aw
−γπγ
−ϕ+−γπγ
ϕ=−ϕγϕπϕγ
−γ−ϕ+
−γϕ=
−ϕγ
ϕπϕγ−ρε−ϕγ=
Equation d’état: gaz raides
Calcul Scientifique
Choix et/ou conception d’une méthode numérique adaptée: discrétisation par volumes finis
In the air sound velocity c=20m/s, p=105 Paπa=-99636 Pa, γa=1.1
In the water sound velocity c=20m/s, p=105 Paπw=263636 Pa, γw=1.1
Ci
ν
Cj
Calcul Scientifique
Implémentation: quelques heures de travail sur ordinateur… et enfin des résultats!
Calcul Scientifique
Validation: comparaison résultats numériques
et expérimentation
Calcul Scientifique
Calcul Scientifique: Quelques exemples
INRIAÉcoulement stationnaire Eulerien autour d'une géométrie de Falcon JJ. Visualisation des pressions.
INRIAVisualisation d'un maillage de matériau composite (fibres entrelacées et de résine).
Calcul Scientifique
INRIAÉcoulement de fluides : optimisation de forme sans contrainte sur un multi-corps en régime subsonique.Objectif : réduction de la trainée et augmentation de la portance pour une aile développée en position d'atterrissage. La forme et les positions sont changées par l'optimisation.Optimisation sur maillage à connectivité et nombre de points variables (maillage adaptatif par contrôle de métrique).
INRIAReprésentation de la densité d'un fluide autour d'une aile multicorps.
Calcul Scientifique
INRIAVisualisation de l'onde d'un radar diffractée sur le corps d'un avion. Équations de Maxwell.
INRIAOptimisation de forme appliquée au formage électromagnétique.Visualisation de la distribution des forces magnétiques créées par des courants de haute fréquence, sur la surface d'une boule de métal liquide en équilibre (état final).
Calcul Scientifique
Ministère de l’écologie et du développement durablePrévision des crue (Loire)
Calcul Scientifique
INRIAEn haut : maillage d'anévrisme cérébral congénital (obtenu à partir d'image scanner RX). Coupe dans le maillage.En bas : - visualisatioin du modèle de la vitesse dans la coupe- visualisation des pressions et de la projection des vecteurs de vitesse dans la coupe
INRIAVisualisation des lignes de courant dans un moteur 4 soupapes
Calcul Scientifique
Calcul Scientifique
Calcul Scientifique
Calcul Scientifique
?Impact électromagnétique sur une carrosserie de voiture
Calcul Scientifique
Ministère de l’écologie et du développement durable
Calcul Scientifique
Les principales compétences d’un ingénieur Calcul Scientifique
• Culture scientifique diversifiée
• Capacité à synthétiser et modéliser
• Codes industriels
• Développements numériques, informatiques
• Recherche
• …
• souvent le « Joker » mathématicien
Calcul Scientifique
Promotions
Promotion 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004Effectif 8 15 14 15 12 23 23 17 21 19
Stages à l'étranger 1+1 0+0 1+2 9+4 8+6 18+9 16+1 3+2 8+ .DEA ou Mastère 3 2 1 11 3 6 9 6 14 14
Thèse 2 3 2 1 2 3 4 1 4 6
• Un cursus diversifié, permettant en troisième année l ’accès aux mastères:
• Mathématiques (Toulon)
• Mécanique du solide (Marseille)
• Mécanique des fluides (Marseille)
• Sciences de la mer, environnement, systèmes (Toulon)
• Mécanique numérique (Nice, Ecole des mines de Paris)
• Une formation ouverte sur l’International:Royaume Uni, Canada, Brésil, Australie, Pays bas, Allemagne, Espagne, Italie, …
Calcul Scientifique
Cours spécialité calcul scientifique:
Deuxième annéePremière année
Informatique 1 45
Intégration, Distributions 45
Mécanique 45
Analyse Numérique 45
Approximation 45
Informatique 2 (html, unix, windows, atelier) 45
Informatique Avancée C, Unix 30
Fortran Différences Finies 45
Codes et optimisation 30
Physique 45
Calculs des Probabilités 45
Initiation EEA 45
Mécanique des fluides 45
Bureau d'étude 1 45
Systèmes dynamiques et EDP 30
Grands Systèmes Matriciels Fortran 45
Éléments et Volumes Finis 45
Optimisation 45
Conférences 15
Résistance des Matériaux 45
Mécanique des Fluides 45
Problèmes aux limites & méthodes spectrales 45
Thermomécanique 45
Neutronique 30
Méthodes Monte Carlo 30
Signal 30
Traitement des données 15
Bases Statistiques 30
Informatique C++, Java 45
Analyse Numérique Avancée 30
Projet de Modélisation et Calcul 45
Calcul Scientifique
Troisième année
Mécanique Numérique Appliquée 45
Mécanique du Solide Avancée 30
Axe Mécanique numériqueBases de données SQL 15
Information/Algorithmes génétiques 26
Marchés publics/Montages financiers 15
Fiabilité, qualité 15
Mécanique quantique 15
Problèmes hyperboliques 45
Trajectographie 15
Techniques Industrielles d'Optimisation 24
EDP de la physique 30
Génie logiciel 15
Contrôle Optimal 15
Projet Eole 45
Calcul Parallèle 42
Projet de fin d'études 90
Conférences 15
Signal Bidimensionnel Image 21
Décorrélation 9
Biomath 15
Réseaux neuronaux 30
Axe Modélisation Aléatoire
Calcul Scientifique
Les moyens: Salle d’informatique
• Du matériel performant•Stations de travail HP (12)
•PCs IV (22)
• Un réseau « Multisystème » sécurisé• True64 Unix / Linux / W2000
• Partage NIS / NFS
• Accès libre-service
• Des logiciels compétitifs • Langage de programmation: C, C++, Fortran, SQL,MPI, ...
• Scientifique : SYSTUS, EOLE, Diodore,Tecplot, Nastran, Patran, Fluent, Matlab, Maple, +logiciels libres Linux
• Bureautique : Office, Applixware, Klyx, …
Calcul Scientifique
Recrutement:
Deug ou licence Dossiers(1 avril-30 juin)+
Prépa (MP,PC,PSI) ConcoursArchimède+
1ereAnnée
Mastère Dossiers(1 avril-30 juin)+
2emeAnnée
Calcul Scientifique
Bilan des débouchés
D’après l’enquête de juin 1999 confirmée en 2004
• Aucun chômeur !!
• Placement rapide
• Placement diversifié
Placement 1994-1998
4
73
9 1110
69
17
16
73
0
15
2
79
3 7
Armée Salarié Chômeur Thèse ouétudes
% p
ar o
ptio
n
MarineMatériauxCalcul ScientifiqueTélécommunication
• Développement de logiciels
• Modélisation numérique
• Projets SSII pluridisciplinaires
• Recherche
0%
25%
50%
75%
100%
0 2 4 6 8 10 12Nombre de mois
% d
e pl
acem
ent
MarineMatériauxTélécommunicationCalcul Scientifique
Calcul Scientifique
Exemples de stages 3AMARIN RESEARCH INSTITUTE
Modification d’un code d’hydrodynamique pour prendre en compte les effets de l’eau sur le pont des bateaux
PRINCIPIA R & D Écoulements diphasiques pour un injecteur de voiture
HR WALLINGFORD Numerical modelling of hydraulic networks
ONERA Parallélisation multi-niveau pour des méthodes de résolution par sous-domaines
ROCKWATER Etude du comportement dynamique d’un faisceau de pipes remorqué
DASSAULT AVIATION Adaptation d’une méthode de singularités au cas des écoulements subsoniques avec portance.
GEC ALSTHOM Etude du traitement du signal : classification de signaux
ONERA Mise en oeuvre de solveurs creux directs parallèles dans le cadre d’une méthode de résolution par sous-domaines
DCN Etude de l’interaction structure mécanique du navire et signal acoustique engendré par une explosion
NIHON ESI KK Évaluation et optimisation de logiciels de mécanique
CEA Modélisation mathématique de l’altération des verres nucléaires.
ENGINEERING SYSTEMS INTERNATIONAL
Installation et maintenance de logiciels industriels de calcul de structure. Simulation numérique d’équipements automobiles (résistance aux chocs, emboutissage...)
INERIS Implémentation d’un solveur aux volumes finis de l’équation de Navier-Stokes
PAM SYSTEM International Etudes complètes et simplifiées de modèles dans la simulation numérique d'un logiciel d'emboutissage.
PRINCIPIA R & D Bibliographie sur la validation et les applications d'un modèle de turbulence à grand nombre de Reynolds, mise en oeuvre dans EOLE.
HR WALLINGFORD LTD Implémentation des modules de qualité de l'eau sur Telemac 2D & 3D.
ALCATEL Space Etude du Ballottement d'ergol liquide en microgravité en 3 D (pour satellites).
CANADIAN CENTRE FOR CLIMATE
Etudier un modèle numérique du climat à l'aide du modèle atmosphérique couplé à un modèle océanique du centre (GCM)...
X-TECHNOLOGIES Etude numérique de l'amortissement de cavités acoustiques fractales auto-affines.
GEOCEAN SOLMARINE Etude et modélisation d'un flotteur auto-propulsé dans la houle suivi d'un essai en bassin de carène.
SNCF Spécification, conception et réalisation d'un serveur intranet permettant la consultation des données concernant la gestion du matériel TGV
OPTIS Mise au point et développement d'un algorithme de calculs de courbes de niveaux sur des sufaces 3D, ainsi que d'un mailleur de Voronoï
Calcul Scientifique
Exemples de débouchés
• NRC-CNRC, HR Wallingford• Airbus, Dassault• Peugeot• ESI, Framatome, Numeca• IFP, Principia, ELF• Altran• Geocean, Nymphea, Airparif• Optway• France-lait• …• Education nationale• Décathlon