Analyse des conditions critiques influençant la robustesse des simulations de la géochimie et du transport réactif et étude de méthodes numériques adaptées

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Depuis les concepts scientifiques en recherche fondamentale jusqu’aux solutions technologiques en recherche appliquée, l’innovation est au cœur de son action, articulée autour de quatre orientations stratégiques : climat, environnement et économie circulaire ; énergies renouvelables ; mobilité durable ; hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique. Partie intégrante d’IFPEN, IFP School, son école d’ingénieurs, prépare les générations futures à relever ces défis.

Analyse des conditions critiques influençant la robustesse des simulations de la géochimie et du transport réactif et étude de méthodes numériques adaptées.

La simulation numérique du transport réactif est un outil essentiel pour comprendre les processus complexes impliqués dans divers domaines industriels et environnementaux. Cependant, ces simulations peuvent rencontrer des difficultés numériques liées à des conditions spécifiques, comme les gradients chimiques, les réactions rapides ou les interactions multiphasiques.

Ce stage vise à analyser et comprendre les conditions critiques générant ces difficultés numériques, en s’appuyant sur des scénarios de test représentatifs d’études associant expérimentation et modélisation.

Les applications visées sont nombreuses, elles incluent en particulier les sources d’hydrogène naturel, la géothermie, les ressources en lithium ou le stockage de CO2 et d’hydrogène ainsi que la recherche de nouveaux procédés et matériaux.

Objectifs

Le travail proposé s’articulera autour des activités suivantes :

1. Concevoir une base de tests spécifiques typiques des conditions expérimentales et activités associées (calage de paramètres, étude de sensibilité)
2. Définir et implémenter des sorties supplémentaires pour analyser le comportement numérique du code au cours des itérations avec indicateurs de bon comportement (descente, rayon de convergence) ou dérive (explosion, stagnation, oscillations)
3. Valider les stratégies de contrôle numérique existantes (relaxation, line-search) et implémenter des méthodes plus avancées (initialisation intelligente, réduction de modèle, changement de variable et reformulations).
4. Comparer les différentes méthodes sur la base de test et analyser les résultats
5. Proposer des nouvelles méthodes ou combinaisons, les implémenter et les valider

Profil recherché

Nous recherchons un(e) étudiant(e) en dernière année d’école d’ingénieur ou en master, avec des compétences en simulation numérique et/ou analyse numérique avec capacité à coder en C++ et python.

• Intérêt pour la modélisation physique et les applications en géosciences.