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Fondamentaux des méthodes LBM

La méthode Lattice Boltzmann (LBM), dérivée de la théorie cinétique des gaz, est apparue comme une alternative à la résolution des équations de Navier-Stokes par le biais de la dynamique des fluides numérique. La LBM est une méthode instationnaire et possède deux atouts : (1) elle permet de générer facilement des maillages sur des géométries complexes et (2) elle permet un calcul massivement parallèle. Cette formation vise à fournir des connaissances de base sur l’approche LBM.

Prochaine session

Du Lundi 15 Février, 2021 to Vendredi 12 Mars, 2021

Date limite d’inscription : 15 jours avant la date de début de chaque formation

Avant de vous inscrire, merci de nous signaler toutes contraintes particulières dont vous souhaiteriez

nous faire part (horaires, santé, indisponibilité…) à l’adresse e-mail suivante : training@cerfacs.fr

S’inscrire, c’est ici !

Prix : étudiants : 300 € – actionnaires du Cerfacs : 450 € – autres : 600 € (TTC)

Indice de satisfaction

En 2020, 100 % des participants étaient satisfaits ou très satisfaits (résultats recueillis auprès de 2 répondants).


Descriptif

La méthode Lattice Boltzmann (LBM), dérivée de la théorie cinétique des gaz, est apparue comme une alternative à la résolution des équations de Navier-Stokes par la dynamique des fluides numérique. La LBM est une méthode instationnaire et possède plusieurs atouts : (1) elle permet de générer facilement des maillages sur des géométries complexes et (2) elle permet un calcul massivement parallèle. Cette formation vise à fournir des connaissances de base sur le fonctionnement de la LBM pour les écoulements monophasiques.

Programme

Cette formation en ligne présente les concepts fondamentaux de la méthode Lattice Boltzmann (LBM) pour les écoulements monophasiques. Elle est divisée en 3 semaines consécutives :

  • semaine 1 : introduction à la LBM : pourquoi et pour quoi faire ?
  • semaine 2 : l’équation de Boltztmann et la théorie cinétique
  • semaine 3 : résolution de l’équation de Boltzmann : la méthode Lattice Bolztmann

Une session interactive en live clôturera la session et traitera d’un cas d’application où vous tenterez de prédire la stabilité d’un système. Cette conférence aura lieu pendant la semaine 4.

Objectifs pédagogiques

A l’issue de cette formation, vous serez capable :

  • d’évaluer la pertinence de l’utilisation du LBM pour un cas donné : avantages et limites par rapport à la résolution traditionnelle des équations de Navier-Stokes,
  • de choisir le réseau approprié en fonction des phénomènes physiques d’intérêt,
  • d’expliquer l’efficacité numérique du LBM du point de vue du calcul intensif : multiprocesseurs et temps de calcul.

Organisation de la formation

Il s’agit d’une session de formation entièrement en ligne. Elle est divisée en 4 semaines consécutives, sur la base d’activités d’apprentissage dispensées chaque semaine.

  • Les semaines 1 à 3 nécessitent environ 2 heures de travail par semaine. Les activités d’apprentissage sont diffusées le lundi de chaque semaine et vous disposez de 7 jours pour achever les activités de chaque semaine. Les deux heures de travail peuvent être réparties sur la semaine, en fonction de votre emploi du temps.
  • Une session interactive en live d’une heure aura lieu pendant la semaine 4. Cette session traitera d’un cas d’application et sera enregistrée.
  • La dernière semaine est consacrée aux révisions et à l’examen final, qui débouche sur un certificat d’apprentissage.

Nos principes pédagogiques

Toutes nos sessions de formation reposent sur des principes issus de la psychologie cognitive et de la recherche sur l’apprentissage :

  • les concepts d’abord : le cours est axé sur la compréhension conceptuelle de la signification des équations et de leur application dans des cas pratiques (Van Heuvelen, 1991).
  • apprentissage collaboratif : le cours est organisé autour d’activités spécialement conçues pour faire interagir les participants entre eux, impliquant un traitement en profondeur du contenu scientifique préalablement montré dans de courtes vidéos (Salmon, 2013).
  • rétention à long terme : parce que dans l’avenir vous devez appliquer dans divers contextes ce que vous apprendrez au cours de cette session, nos cours sont conçus en utilisant les 10 principes testés en laboratoire sur la psychologie cognitive (Halpern et Hakel, 2003).

Soyez prêt à vous engager et à interagir avec une communauté partageant un objectif commun : l’apprentissage du contenu scientifique de ce cours.

Modalités pédagogiques

La formation est une alternance de présentations théoriques et de travaux pratiques. Des questions à choix multiples permettent une évaluation continue.

Pré-requis

Bien que ce cours ne soit pas axé sur les aspects mathématiques, des connaissances en analyse mathématique et en probabilités (valeur attendue, écart type et distribution normale) sont nécessaires. En outre, vous devez avoir de solides connaissances en dynamique des fluides numérique. Pour vérifier que les conditions préalables sont remplies, vous devez remplir le questionnaire suivant. Vous devez obtenir au moins 75% de réponses correctes afin d’être autorisé à suivre cette session de formation en ligne.

Questionnaire 1 : https://forms.gle/DoGhqiemAmDFAsML6

La formation se déroule en anglais ; le niveau B2 du CECRL est requis.

Evaluation des acquis

Un examen final sera effectué pendant la formation.

Formateur référent

Jean-Christophe JOUHAUD

Réalisé avec l’assistance des chercheurs suivants :

Pr. Pierre Sagaut

Professeur des universités, responsable du laboratoire M2P2, Pierre Sagaut est l’un des créateurs du logiciel ProLB basé sur la LBM et spécialisé dans la modélisation aérodynamique et aéroacoustique. Il est également un spécialiste de la simulation LES et l’auteur du célèbre ouvrage Large Eddy Simulation for Incompressible Flows.

Dr. Christophe Coreixas

Titulaire d’un doctorat en physique statistique de l’INP Toulouse. Pendant son doctorat, il a travaillé sur les méthodes de Boltzmann d’ordre élevé pour la simulation d’écoulements à grand nombre de Reynolds et à grand nombre de Mach.

Dr. J-F. Parmentier

Il obtient son doctorat en mécanique des fluides en travaillant sur la modélisation des écoulements biphasés gaz-particules, en dérivant des modèles Euler-Euler à partir de l’équation de Boltzmann. Depuis 2014, il a orienté ses recherches spécifiquement sur l’apprentissage et l’enseignement des sciences en utilisant des méthodes d’apprentissage actif.

Dr. Thomas Astoul

Titulaire d’un doctorat,T. Astoul a travaillé pendant trois ans chez Airbus en utilisant la méthode Lattice Boltzmann pour la simulation d’avions.

Dr. Gauthier Wissocq

Titulaire d’un doctorat, Gauthier Wissocq a commencé à étudier la méthode de lattice Boltzmann au CERFACS en 2015, en travaillant pour Safran sur l’application de la LBM aux simulations de moteurs d’avions.

Dr. Florian Renard

Titulaire d’un doctorat portant sur l’extension du LBM aux écoulements compressibles aéronautiques.

Jean-François Boussuge

Chef d’équipe adjoint de l’équipe CFD au Cerfacs, son domaine d’expertise est les méthodes numériques pour réaliser des simulations aéro-acoustiques et aérodynamiques hautement résolues. Il travaille dans le domaine de la LBM depuis 2013.