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