développement d'un code d'hydrodynamique radiative 2d - LUTh ...
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION DÉVELOPPEMENT D’UN CODE D’HYDRODYNAMIQUE RADIATIVE 2D H. C. NGUYEN Mathématiques Appliquées Directeurs de thèse: Laurent Di Menza et Claire Michaut Université Paris-Sud 11 / Observatoire de Paris-Meudon 17 mars 2008 H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
DÉVELOPPEMENT D’UN CODE<br />
D’HYDRODYNAMIQUE RADIATIVE 2D<br />
H. C. NGUYEN<br />
Mathématiques Appliquées<br />
Directeurs de thèse: Laurent Di Menza et Claire Michaut<br />
Université Paris-Sud 11 / Observatoire de Paris-Meudon<br />
17 mars 2008<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
1 Introduction<br />
Contexte<br />
Résumé<br />
2 Hydrodynamique<br />
Méthode numérique<br />
Parallélisation du <strong>code</strong><br />
3 Transfert radiatif<br />
4 Couplage<br />
Les modèles différents<br />
Le modèle M1-mutigroupe<br />
5 Conclusion<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Contexte<br />
Hydrodynamique <strong>radiative</strong><br />
En 1D, le couplage CLAW1D [LeVeque, 2002] + modèle M1 par<br />
L. Boireau (le choc radiatif).<br />
En 2D, CLAW2D ne fonctionne pas correctement (dans notre cas<br />
dont le nombre de Mach est grand).<br />
Mon travail : méthodes numériques, le modèle du rayonnement,<br />
<strong>développement</strong> du <strong>code</strong> d’hydrodynamique <strong>radiative</strong> 2D.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Contexte<br />
Hydrodynamique <strong>radiative</strong><br />
En 1D, le couplage CLAW1D [LeVeque, 2002] + modèle M1 par<br />
L. Boireau (le choc radiatif).<br />
En 2D, CLAW2D ne fonctionne pas correctement (dans notre cas<br />
dont le nombre de Mach est grand).<br />
Mon travail : méthodes numériques, le modèle du rayonnement,<br />
<strong>développement</strong> du <strong>code</strong> d’hydrodynamique <strong>radiative</strong> 2D.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Contexte<br />
Hydrodynamique <strong>radiative</strong><br />
En 1D, le couplage CLAW1D [LeVeque, 2002] + modèle M1 par<br />
L. Boireau (le choc radiatif).<br />
En 2D, CLAW2D ne fonctionne pas correctement (dans notre cas<br />
dont le nombre de Mach est grand).<br />
Mon travail : méthodes numériques, le modèle du rayonnement,<br />
<strong>développement</strong> du <strong>code</strong> d’hydrodynamique <strong>radiative</strong> 2D.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Contexte<br />
Hydrodynamique <strong>radiative</strong><br />
En 1D, le couplage CLAW1D [LeVeque, 2002] + modèle M1 par<br />
L. Boireau (le choc radiatif).<br />
En 2D, CLAW2D ne fonctionne pas correctement (dans notre cas<br />
dont le nombre de Mach est grand).<br />
Mon travail : méthodes numériques, le modèle du rayonnement,<br />
<strong>développement</strong> du <strong>code</strong> d’hydrodynamique <strong>radiative</strong> 2D.<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Code d’hydrodynamique 2D : HYDRO-MUSCL [Nguyen, 2007].<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> HYDRO-MUSCL : en collaboration avec<br />
F. ROY.<br />
Choix du modèle pour le transfert radiatif : M1-mutigroupe<br />
[Turpault, 2003].<br />
Calcul des opacités : en collaboration avec C. Blancard<br />
(CEA/DIF/DPTA, associé au LUTH).<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
[Lowrie et al., 1999].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Code d’hydrodynamique 2D : HYDRO-MUSCL [Nguyen, 2007].<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> HYDRO-MUSCL : en collaboration avec<br />
F. ROY.<br />
Choix du modèle pour le transfert radiatif : M1-mutigroupe<br />
[Turpault, 2003].<br />
Calcul des opacités : en collaboration avec C. Blancard<br />
(CEA/DIF/DPTA, associé au LUTH).<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
[Lowrie et al., 1999].<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Code d’hydrodynamique 2D : HYDRO-MUSCL [Nguyen, 2007].<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> HYDRO-MUSCL : en collaboration avec<br />
F. ROY.<br />
Choix du modèle pour le transfert radiatif : M1-mutigroupe<br />
[Turpault, 2003].<br />
Calcul des opacités : en collaboration avec C. Blancard<br />
(CEA/DIF/DPTA, associé au LUTH).<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
[Lowrie et al., 1999].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Code d’hydrodynamique 2D : HYDRO-MUSCL [Nguyen, 2007].<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> HYDRO-MUSCL : en collaboration avec<br />
F. ROY.<br />
Choix du modèle pour le transfert radiatif : M1-mutigroupe<br />
[Turpault, 2003].<br />
Calcul des opacités : en collaboration avec C. Blancard<br />
(CEA/DIF/DPTA, associé au LUTH).<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
[Lowrie et al., 1999].<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Code d’hydrodynamique 2D : HYDRO-MUSCL [Nguyen, 2007].<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> HYDRO-MUSCL : en collaboration avec<br />
F. ROY.<br />
Choix du modèle pour le transfert radiatif : M1-mutigroupe<br />
[Turpault, 2003].<br />
Calcul des opacités : en collaboration avec C. Blancard<br />
(CEA/DIF/DPTA, associé au LUTH).<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
[Lowrie et al., 1999].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Équations d’hydrodynamique<br />
⎧<br />
⎪⎨<br />
∂tρ + ∇ · (ρV) = 0 ,<br />
∂t(ρV) + ∇ · (ρV ⊗ V + pI) = 0 ,<br />
⎪⎩ ∂tE + ∇ · [V(E + p)] = 0 ,<br />
<br />
1<br />
L’énergie totale : E = ρ<br />
2 V2 <br />
+ e , V2 = V · V = u2 + v 2 + w 2 ,<br />
Dans notre cas, le fluide est parfait, alors :<br />
p = (γ − 1)ρe ,<br />
avec γ l’indice polytropique du gaz parfait.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Schéma du type MUSCL-Hancock<br />
Références : [Toro, 1999, Berthon, 2005]<br />
On suppose que U ≡ Ui est linéaire sur Ii.<br />
Ui(x) = U n x − xi<br />
i +<br />
∆x ∆i , x ∈ [0, ∆x] ,<br />
où ∆i est un vecteur choisi après qui est dit la pente dans Ii.<br />
<br />
<br />
Ui−1(x)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Ui(x)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Ii−1 Ii<br />
Ii+1<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Ui+1(x)<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Schéma du type MUSCL-Hancock<br />
Reconstruction des données, valeurs aux extrémités :<br />
Évolution de U L i et UR i<br />
U K i = UK i<br />
U L i = Ui(0) = U n i − 1<br />
2 ∆i ,<br />
U R i = Ui(∆x) = U n i + 1<br />
2 ∆i .<br />
par un temps 1<br />
2 ∆t<br />
∆t<br />
−<br />
2∆x [F(UR i ) − F(UL i )] , K = L, R .<br />
Résolution du problème de Riemann PR( UR i , UL i+1 )<br />
⎧<br />
⎪⎨<br />
Ut + F(U)x = 0 ,<br />
⎧<br />
⎨U<br />
⎪⎩<br />
U(x, 0) =<br />
⎩<br />
R i si x < 0<br />
U L i+1 si x > 0<br />
Schéma de Godunov<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Solveur de Riemann du type HLLC<br />
xL<br />
SL<br />
<br />
TSL<br />
UL<br />
U∗L<br />
t<br />
T<br />
<br />
0<br />
<br />
S∗<br />
U∗R<br />
TS∗<br />
UR<br />
(voir [Toro, 1999])<br />
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TSR<br />
<br />
xR<br />
SR<br />
x
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Solveur de Riemann du type HLLC<br />
En utilisant les conditions de Rankine-Hugoniot, nous avons :<br />
U∗K =<br />
⎡<br />
⎤<br />
ρK<br />
⎢<br />
⎥<br />
SK − uK<br />
⎢<br />
ρK u∗<br />
⎥<br />
⎢<br />
⎥<br />
⎢<br />
⎥<br />
SK − u∗<br />
⎢<br />
ρK vK<br />
⎥ ,<br />
⎢<br />
⎣<br />
u∗ − uK<br />
<br />
⎥<br />
⎦<br />
EK + ρK u∗(u∗ − uK) +<br />
pK<br />
SK − uK<br />
F hllc<br />
i+ 1<br />
⎧<br />
FL<br />
si 0 SL<br />
⎪⎨ F∗L<br />
=<br />
2<br />
⎪⎩<br />
= FL + SL(U∗L − UL) si SL 0 S∗<br />
F∗R = FR + SR(U∗R − UR) si S∗ 0 SR<br />
si 0 SR .<br />
FR<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Cas-test : Problème de Sedov<br />
FIG.: Supernova Kepler c○NASA-HST<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Cas-test : Problème de Sedov<br />
10<br />
5<br />
0<br />
<br />
<br />
<br />
y<br />
ρout<br />
uout<br />
vout<br />
pout<br />
<br />
<br />
<br />
ρin<br />
uin<br />
vin<br />
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5<br />
pin<br />
<br />
<br />
10<br />
x
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Cas-test : Problème de Sedov<br />
FIG.: Profil de densité au temps final t = 3.0 avec un maillage 400 × 400<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Cas-test : Problème de Sedov<br />
FIG.: Découpage de la densité par le plan xOz (y = 5.0)<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Cas-test : Problème de Sedov<br />
FIG.: Profil de densité au temps final t = 0.35, Ein = 10 5 (400 × 400)<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Problème de Sedov<br />
FIG.: Profil 3D de densité au temps final t = 0.35, Ein = 10 5 (400 × 400)<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Évolution du rayon de choc<br />
Le rayon du choc<br />
4.5<br />
4<br />
3.5<br />
3<br />
2.5<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
0.5<br />
Courbe theorique<br />
Courbe numerique<br />
0.5 1 1.5<br />
Le temps t<br />
2 2.5 3<br />
FIG.: Courbe de rayon du choc de Sedov en fonction du temps<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Jet d’étoile jeune<br />
FIG.: Jet astrophysique c○NASA-HST<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Jet d’étoiles jeunes<br />
0.36<br />
uin<br />
<br />
<br />
<br />
0<br />
r<br />
ρin<br />
pin<br />
vin<br />
<br />
ρout<br />
uout<br />
vout<br />
pout<br />
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1<br />
<br />
<br />
z
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Simulation du jet<br />
y<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
q(1) at time 0.0100<br />
0<br />
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5<br />
x<br />
0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />
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1.6<br />
1.4<br />
1.2<br />
1<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> : pourquoi ?<br />
Diminuer le temps de calcul.<br />
Permettre de calculer avec un maillage fin : Etude des instabilités<br />
comme Vishniac (Cécile en parlera).<br />
Le calcul du couplage hydro rad est coûteux : réduire le temps<br />
de calcul.<br />
=⇒Quelques possibilités de parallélisation.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> : pourquoi ?<br />
Diminuer le temps de calcul.<br />
Permettre de calculer avec un maillage fin : Etude des instabilités<br />
comme Vishniac (Cécile en parlera).<br />
Le calcul du couplage hydro rad est coûteux : réduire le temps<br />
de calcul.<br />
=⇒Quelques possibilités de parallélisation.<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> : pourquoi ?<br />
Diminuer le temps de calcul.<br />
Permettre de calculer avec un maillage fin : Etude des instabilités<br />
comme Vishniac (Cécile en parlera).<br />
Le calcul du couplage hydro rad est coûteux : réduire le temps<br />
de calcul.<br />
=⇒Quelques possibilités de parallélisation.<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Parallélisation du <strong>code</strong> : pourquoi ?<br />
Diminuer le temps de calcul.<br />
Permettre de calculer avec un maillage fin : Etude des instabilités<br />
comme Vishniac (Cécile en parlera).<br />
Le calcul du couplage hydro rad est coûteux : réduire le temps<br />
de calcul.<br />
=⇒Quelques possibilités de parallélisation.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèles différents pour le transfert radiatif<br />
Modèle P1 (équilibre radiatif),<br />
Modèle cinétique [Turpault, 2002],<br />
Modèle M1-gris [Dubroca, 2000],<br />
Modèle M1-multigroupe [Turpault, 2002],<br />
Modèle demi-M1 gris [Dubroca and Klar, 2002],<br />
Modèle demi-M1 multigroupe [Turpault et al., 2003].<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Equation du transfert radiatif<br />
On note ∇ ≡ ∇x.<br />
( 1<br />
c ∂t+Ω·∇)I(ν, Ω) = κ(ν)B(ν, T)−χ(ν)I(ν)+ σ(ν)<br />
<br />
4π S2 pν(Ω ′ ·Ω)I(ν, Ω ′ )dΩ ′<br />
Les 3 moments de l’intensité I(ν, Ω) :<br />
E(ν) = 1<br />
<br />
c S2 I(ν, Ω)dΩ<br />
F(ν) = 1<br />
<br />
c S2 cΩI(ν, Ω)dΩ<br />
P(ν) = 1<br />
<br />
c S2 (Ω ⊗ Ω)I(ν, Ω)dΩ<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Équations aux moments<br />
où<br />
1<br />
∂tE(ν) + ∇ · F(ν) = κ(ν) 4πB(ν, T) − cE(ν) <br />
c ∂tF(ν) + c∇ · P(ν) = − κ(ν) + σ(ν)(1 − g(ν)) F(ν)<br />
Ω ′ g(ν) = 1<br />
<br />
4π S2 Ωpν(Ω ′ · Ω)dΩ.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Modèle M1-multigroupe<br />
Fréquence : <br />
ν 1 q− tels que ν 1 = 0 et ν 1<br />
2 q=1,...,Q+1 2<br />
Q+ = +∞.<br />
2<br />
Définition<br />
νq+ 1<br />
2<br />
Eq =<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
νq+ 1<br />
2<br />
Fq =<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
νq+ 1<br />
2<br />
Pq =<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
E(ν)dν, ∀q<br />
F(ν)dν, ∀q<br />
P(ν)dν, ∀q<br />
⎧<br />
⎪⎨ ∂tEq + ∇ · Fq = c<br />
⎪⎩<br />
σe qaθ4 (T) − σa <br />
qEq , ∀q<br />
1<br />
c ∂tFq + c∇ · Pq = − σf q + σd q (1 − ˜gq) Fq, ∀q<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Quelques propriétés<br />
Le système n’est pas fermé =⇒ Choix de la fermeture :<br />
minimiser l’entropie <strong>radiative</strong>.<br />
Existence et unicité de la fermeture.<br />
La fermeture est isotrope dans les directions orthogonales au<br />
flux =⇒ favoriser le calcul.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Quelques propriétés<br />
Le système n’est pas fermé =⇒ Choix de la fermeture :<br />
minimiser l’entropie <strong>radiative</strong>.<br />
Existence et unicité de la fermeture.<br />
La fermeture est isotrope dans les directions orthogonales au<br />
flux =⇒ favoriser le calcul.<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Quelques propriétés<br />
Le système n’est pas fermé =⇒ Choix de la fermeture :<br />
minimiser l’entropie <strong>radiative</strong>.<br />
Existence et unicité de la fermeture.<br />
La fermeture est isotrope dans les directions orthogonales au<br />
flux =⇒ favoriser le calcul.<br />
H. C. NGUYEN MATHÉMATIQUES APPLIQUÉES DIRECTEURS DE THÈSE: LAURENT DÉVELOPPEMENT DI MENZA ET CLAIRE D’UN CODE MICHAUT D’HYDRODYNAMIQUE UNIVERSITÉ PARIS-SUD RADIATIVE 11 / OBSERVATO 2D
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Opacités<br />
σ e q =<br />
< · >q= 1<br />
<br />
c S2 νq+ 1<br />
2<br />
·dνdΩ<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
< κB(T) >q<br />
, σ a q = < κI >q<br />
, σ f q = < κΩI >q<br />
.<br />
aθ 4 q<br />
En collaboration avec C. Blancard (CEA/DIF/DPTA, associé au<br />
LUTH).<br />
La base de données qui s’appelle Alamos et qui est dispo :<br />
tableaux des opacités de Rosseland et de Planck, dépendent de<br />
la densité et de la température.<br />
Choix de la méthode d’interpolation raisonnable des opacités.<br />
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Eq<br />
Fq
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Opacités<br />
σ e q =<br />
< · >q= 1<br />
<br />
c S2 νq+ 1<br />
2<br />
·dνdΩ<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
< κB(T) >q<br />
, σ a q = < κI >q<br />
, σ f q = < κΩI >q<br />
.<br />
aθ 4 q<br />
En collaboration avec C. Blancard (CEA/DIF/DPTA, associé au<br />
LUTH).<br />
La base de données qui s’appelle Alamos et qui est dispo :<br />
tableaux des opacités de Rosseland et de Planck, dépendent de<br />
la densité et de la température.<br />
Choix de la méthode d’interpolation raisonnable des opacités.<br />
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Eq<br />
Fq
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Opacités<br />
σ e q =<br />
< · >q= 1<br />
<br />
c S2 νq+ 1<br />
2<br />
·dνdΩ<br />
ν<br />
q− 1<br />
2<br />
< κB(T) >q<br />
, σ a q = < κI >q<br />
, σ f q = < κΩI >q<br />
.<br />
aθ 4 q<br />
En collaboration avec C. Blancard (CEA/DIF/DPTA, associé au<br />
LUTH).<br />
La base de données qui s’appelle Alamos et qui est dispo :<br />
tableaux des opacités de Rosseland et de Planck, dépendent de<br />
la densité et de la température.<br />
Choix de la méthode d’interpolation raisonnable des opacités.<br />
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Eq<br />
Fq
INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Méthode numérique pour le rayonnement<br />
La méthode HLLE (Harten-Lax-van Leer-Eidicht) [Audit et al., 2002]<br />
avec<br />
U =<br />
<br />
Eq<br />
Fq<br />
<br />
U n+1<br />
i<br />
∆t<br />
, F =<br />
− Un i<br />
<br />
Fq<br />
+<br />
c 2 Pq<br />
et le flux numérique donné par :<br />
<br />
Fn i+ 1 − F<br />
2<br />
n<br />
i− 1<br />
2 = C(U<br />
∆x<br />
n i )<br />
, C =<br />
<br />
cσ a q(aθ 4 q − Eq)<br />
−c(σ f q + (1 − gqσ d q )Fq<br />
F n<br />
i+ 1 =<br />
2<br />
b+ Fn i − b−Fn i+1<br />
b + − b− + b+ b− b + − b−(Un i+1 − U n i ).<br />
La condition CFL : c ∆t<br />
∆x + c∆t(σa q + (1 − gqσ d q) 1.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Couplage entre hydrodynamique et rayonnement<br />
Ici :<br />
⎧<br />
∂tρ + ∇ · (ρV) = 0 ,<br />
∂t(ρV) + ∇ · (ρV ⊗ V + pI) = −SF ,<br />
⎪⎨<br />
∂tE + ∇ · [V(E + p)] = −SE ,<br />
∂tEq + ∇ · Fq = c<br />
⎪⎩<br />
σe qaθ4 (T) − σa <br />
qEq , ∀q<br />
1<br />
c ∂tFq + c∇ · Pq = − σf q + σd q (1 − ˜gq) Fq, ∀q<br />
SE = c <br />
SF = − 1<br />
c<br />
q<br />
e<br />
σqaθ 4 (T) − σ a qEq <br />
f<br />
σq + σ d q (1 − ˜gq) Fq<br />
q<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Conclusion<br />
Code HYDRO-MUSCL et sa version de parallélisation.<br />
Choix du modèle M1-multigroupe pour le transfert radiatif.<br />
Choix de la méthode numérique pour M1-multigroupe.<br />
Développement du <strong>code</strong> de rayonnement.<br />
Couplage des deux <strong>code</strong>s.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Audit, E., Charrier, P., Chièze, J. ., and Dubroca, B. (2002).<br />
A radiation-hydrodynamics scheme valid from the transport to the<br />
diffusion limit.<br />
ArXiv Astrophysics e-prints.<br />
Berthon, C. (2005).<br />
Stability of the muscl schemes for the euler equations.<br />
COMM. MATH. SCI, 3(2) :133–157.<br />
Dubroca, B. (2000).<br />
Modèle m1-gris.<br />
Dubroca, B. and Klar, A. (2002).<br />
Half-Moment Closure for Radiative Transfer Equations.<br />
Journal of Computational Physics, 180 :584–596.<br />
LeVeque, R. J. (2002).<br />
Finite Volume Methods for Hyperbolic Systems.<br />
Cambridge University Press.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Lowrie, R. B., Morel, J. E., and Hittinger, J. A. (1999).<br />
The coupling of radiation and hydrodynamics.<br />
The Astrophysical Journal, 521(1) :432–450.<br />
Nguyen, H. C. (2007).<br />
Implémentation d’un schéma du type muscl et d’un solveur hllc<br />
pour le <strong>code</strong> claw.<br />
Master’s thesis, Université Paris-Sud 11.<br />
Toro, E. F. (1999).<br />
Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics : A<br />
Practical Introduction.<br />
Springer.<br />
Turpault, R. (2002).<br />
Construction d’un modèle m1-multigroupe pour les équations du<br />
transfert radiatif.<br />
C. R. Acad. Sci. Paris, 334 :1–6.<br />
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INTRODUCTION HYDRODYNAMIQUE TRANSFERT RADIATIF COUPLAGE CONCLUSION<br />
Turpault, R. (2003).<br />
Modélisation, approximation numérique et applications du<br />
transfert radiatif en déséquilibre spectral couplé avec<br />
l’hydrodynamqie.<br />
PhD thesis, Université de Nantes.<br />
Turpault, R., Dubroca, B., Frank, M., and Klar, A. (2003).<br />
Multigroup half space moment approximations to the <strong>radiative</strong><br />
heat transfer equations.<br />
J. Comp. Phys.<br />
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