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Equipe de recherche CALVI

Calcul scientifique et visualisation

  • Responsable : Philippe Helluy
  • Centre(s) de recherche : CRI Nancy - Grand Est
  • Domaine : Mathématiques appliquées, calcul et simulation
  • Thème : Modélisation, simulation et analyse numérique
  • Partenaire(s) : CNRS,Université de Strasbourg,Université de Lorraine
  • Collaborateur(s) : Institut de recherche mathématique avancée (IRMA) (UMR7501),Institut Elie Cartan de Lorraine (IECL) (UMR7502)

Présentation de l'équipe

L'équipe-projet est consacrée à l'étude mathématique et numérique et à la visualisation de divers problèmes issus essentiellement de la physique des plasmas et des faisceaux de particules. Une difficulté importante dans ces domaines est l'existence d'échelles multiples et la grande taille. De ce fait un effort important est nécessaire dans la modélisation et le développement de méthodes de simulation et de visualisation. Il s'agit d'un projet interdisciplinaire mathématique/informatique destiné à faire interagir mathématiciens appliqués et informaticiens spécialistes de la visualisation et du calcul parallèle et distribué, en forte interaction avec des physiciens des plasmas.

Axes de recherche

  • Modélisation - Dérivation et justifications de modèles réduits

    Les modèles les plus complets utilisés en physique des plasmas sont les modèles de Vlasov-Maxwell auxquels on doit ajouter dans certain cas des effets collisionnels. L'équation de Vlasov est posée dans l'espace des phases à 6 dimensions. Le modèle complet est donc très difficile à simuler numériquement. Pour cette raison, on doit faire un effort de modélisation pour trouver un modèle réduit adapté au problème traité.

  • Développement d'outils de simulation

    Un des objectifs essentiels du projet est de développer des outils de simulation et de visualisation robustes et efficaces pour la physique des plasmas et des faisceaux de particules. Une attention particulière est apportée aux méthodes permettant de résoudre l'équation de Vlasov sur un maillage de l'espace des phases avec des techniques adaptatives et au traitement de géométries complexes.

  • Problèmes de grande taille

    La grande taille des problèmes étudiée nécessite des méthodes mathématiques et informatiques évoluées dont la mise en oeuvre est non triviale. Nous nous intéressons en particulier à la parallélisation efficace sur un grand nombre de processeurs de méthodes basées sur un maillage évoluant au cours du temps.

  • Visualisation des fluides et des plasmas

    Cette problématique a été peu étudiée pour l'instant pour des applications liées aux plasmas et aux faisceaux de particules. La visualisation scientifique de la fonction de distribution dépendant de 6 coordonnées en plus du temps nécessite le développement de nouveaux concepts de visualisation.

Relations industrielles et internationales

  • Participation au réseau européen RTN HYKE sur les équations hyperboliques et cinétiques.
  • Collaboration avec les universités de Stuttgart, de Barcelone et le laboratoire de Berkeley aux Etats-Unis.
  • Contrats avec le CEA de Bruyères-Le-Châtel.

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