Développements numériques pour les milieux poreux, Intégration dans la plate-forme Alliances

1. Développements numériques pour les milieux poreux, Intégration dans la plate-forme Alliances Ph. Montarnal CEA DEN Saclay Laboratoire MTMS Colloque 2007 du GdR MoMaS

2. Travaux du CEA, Alliances, GdR Momas • Le rôle du CEA • Répondre aux besoins du stockage (ANDRA, projets européens) et aux besoins propres du CEA (pollution de sites par exemple) • Développer des modèles physico-mathématiques pour ces besoins • Définir de nouveaux schémas numériques et réaliser les premiers maquettages • Industrialiser ces schémas dans nos outils (par ex: Cast3M, Noyau_TrioU) • Intégrer et coupler dans Alliances ces composants • Alliances est le moyen de valoriser et de partager nos développements avec nos partenaires et au-delà (LSCE, Slovénie, Momas, ..) • Le monde académique et en particulier le GdR Momas permet de • Lancer des collaborations pour l’élaboration des modèles et des schémas • Bénéficier des dernières avancées scientifiques des équipes de GdR • Confronter nos développements à travers les réunions scientifiques et les exercices de benchs Colloque 2007 du GdR MoMaS

3. Algorithmes de couplage pour le chimie-transport • But : Développer des schémas de couplage de codes plus performants que la méthode du point fixe • Travaux réalisés • Thèse de Nicolas Bouillard co-dirigée par R. Herbin et R. Eymard et encadrée au CEA par PhM • Intégration en cours dans Alliances • Méthodes développées • Formalisme générique incluant les méthodes existantes (Pt fixe, Newton, Quasi Newton, Newton accéléré, …) et proposant une large gamme d’évolutions • Direction privilégiée : NLGC ou « Pt fixe accéléré » • Nécessite une seule dérivée par itération • Permet d’atteindre des pas de temps plus grands que pt fixe  gain en temps CPU • Implémentation aisée dans le cadre d’un algorithme de pt fixe existant Colloque 2007 du GdR MoMaS

4. Développements pour le diphasique dans un environnement parallèle • But : Disposer d’un outil de simulation robuste (gestion des disparitions de phases) et performant (permettant de traiter le champ lointain) pour la migration des gaz dans le stockage • Environnement de développement pour le parallélisme Noyau_TrioU : prise en compte de la distribution des calculs et connexion aux librairies de résolution des systèmes linéaires Hypre et Petsc • Réalisations • Développement d’un composant VF (VF-DIAM et VF-SYM) de convection-diffusion et tests de scalabilité (cf. Poster Abile & Caro) • Développement d’un premier composant diphasique et intégration dans Alliances pour 2008 • Perspectives • Amélioration, Validation, Confrontation de ce composant sur des applications stockages • Programme de R&D (sujet de thèse pour 2008 avec M. Saad inscrit dans le cadre d’un projet du GdR, Proposition projet gaz 7e PCRD ) Colloque 2007 du GdR MoMaS

5. Développement de schémas adaptés aux milieux poreux • But : Disposer des meilleurs schémas de discrétisation pour des systèmes de type diffusion/convection (Hydraulique, transport, Multi-phasique …) pour • des tenseurs fortement anisotropes • des milieux hétérogènes • des maillages les plus généraux possibles • Réalisations : • Schéma VF-SYM (C. Le Potier 05) • Développements du Schéma VF-MON (C. Le Potier 05) • Développement en cours du schéma VFPMMD  C. Le Potier, FVCA5 • Perspectives : • Prise en compte de maillages non-conformes • Erreurs a postériori • Participation au Bench Momas • Intégration dans Cast3M et Noyau_TrioU du schéma VF-SYM pour une mise à disposition dans Alliances Colloque 2007 du GdR MoMaS

6. Homogénéisation numérique • But : développer des méthodes d’homogénéisation numérique pour la détermination des propriétés effectives des matériaux du stockage (milieux cimentaires et argileux) • Réalisations : Stage M2 de Th. Abballe dirigé par G. Allaire sur le développement d’une méthode VF/EF multi échelles (cf. Poster Abballe et al.) • Perspectives • Thèse de ThA (extension de la méthode, application sur matériaux cimentaires, comparaison avec autres méthodes) • Mise en œuvre de cette méthode dans Noyau_trioU • Applications à d’autres milieux Colloque 2007 du GdR MoMaS

7. Modèles de transport non–fickien • Pourquoi : Des expériences mettent en évidence des phénomènes de transport anormal dans les milieux poreux (milieux hétérogènes, non-saturés …)  Nécessité de développer des modèles et des méthodes numériques spécifiques • Comment : • Dispositif expérimental BEETI • Comparaison de différentes approches : Homogénéisation, MIM (double milieu eau mobile/immobile), CTRW (marche aléatoire à temps continue), EDP fractionnaires • Deux point clefs • Unification de ces différentes approches • Détermination des paramètres de ces modèles à partir de la connaissance du milieux • Sujet de thèse 2008 pour EDP fractionnaires en lien avec une proposition de projet MOMAS (Néel & Cartalade) • Problématique connectée avec les travaux d’homogénéisation pour la dispersion (Allaire & Raphael), Proposition de projet MOMAS (Allaire & Moyne) • Alliances : ces modèles seront à terme disponibles dans la plate-forme Alliances Colloque 2007 du GdR MoMaS

8. Conclusion • Le CEA travaille sur le développement des modèles et des méthodes, leur industrialisation dans ses codes et l’intégrationet le couplage de ces codes dans Alliances. Le CEA est aussi utilisateur d’Alliances • Les travaux du CEA concernent • L’hydraulique (mono et multiphasique), le transport et le couplage avec la chimie • L’homogénéisation • Le calcul intensif • Un certain nombre de ces actions ont pu être menés à bien grâce à des collaborations avec le GdR Momas. Cette collaboration MoMas/CEA est un des moyens de réaliser le transfert des travaux du GdR vers Alliances. Colloque 2007 du GdR MoMaS