Annonces de thèses

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• Annonces de thèses - Développement de méthodes numériques parallèles pour la co-simulation EMT-TS des réseaux électriques

  20 mars 2019, par Laurent CHEDOT

  SuperGrid Institute recherche doctorant F/H :
  Développement de méthodes numériques parallèles pour la co-simulation EMT-TS des réseaux électriques

  Détail dans lien et fichier attaché.

  Profil recherché
  Compétences techniques :
  • Mathématiques appliquées : simulation numérique des systèmes d’équations différentielles algébriques, bibliothèques scientifiques parallèles (sundials),
  • Développement logiciels orientés objets,
  • Modélisation système (OpenModelica),
  • Connaissance de base en réseaux, systèmes électriques, électronique et automatique.

  Autres compétences :
  • Bonne maîtrise de la langue anglaise
  • Travail en équipe, communication, organisation
  Autres informations
  • Lieu de travail : ITE SuperGrid Institute, Villeurbanne (69)
  • Début de la thèse : oct. 2019 (ou plus tôt selon disponibilité), durée de 3 ans
  • Directeur de thèse : Pr. Damien Tromeur-Dervout, Université de Lyon, Université Lyon 1, CNRS, UMR5208 Institut Camille Jordan
  • Contact : laurent.chedot@supergrid-institute.com
  Candidature à soumettre avant fin juin 2019 : CV, lettre de motivation, relevé de notes des derniers diplômes obtenus et lettre de recommandation.

  https://www.supergrid-institute.com...

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• Annonces de thèses

  14 juin 2018, par Sergei Grudinin

  While crystallography has been providing atomic-resolution structures of biomolecules for over half a century, the real challenge of today’s biophysicists is to correlate molecules’ structure and dynamics in solution with their function. Small-angle scattering (SAS) is the fundamental techniques for structural studies of biological systems in solution. Thanks to advances in instrumentation and data analysis software, Small-angle X-ray scattering (SAXS), complemented by other methods, is becoming very popular in structural biology. Over the years, a number of computational tools have been developed for the analysis of SAXS curves, calculation of theoretical profiles and low-resolution reconstruction of model shapes. Many efforts have been spent to reduce the running time of these tools without degrading the quality of their approximations, most prominently the ATSAS package developed at EMBL Hamburg. Particularly, the Crysol program calculates a model SAXS profile to test a structural hypothesis of a SAXS experiment. The number of Bio-SAXS publications exploded as a result of this effort. Comparatively, the lack of user-friendly analysis tools has hindered the development of Small Angle Neutron Scattering (SANS), more complex but providing more information.

  The overall research topic of the current project is to extend the state-of-the-art computational methods for small-angle (both SAXS and SANS) scattering experiments and to provide the algorithmic foundation to the upcoming single-molecule experimental techniques. In particular, the practical aim of the project is the development of software tools with intuitive user-interaction feedback.

  Mathematically, the project will rely on the very efficient representation of the scattering profiles based on polynomial expansions of the scattering amplitudes using spherical harmonics. Structural optimization will be performed using the fast Fourier transform–accelerated techniques and the polynomial translation theorems and large collective structural motions using Normal Mode Analysis.

  Three main axes of the proposed project are : (i) Molecular flexibility and the ways of modelling it ; (ii) Algorithmic developments for new experimental setups, particularly combining SAXS and SANS data, and 2D scattering ; (iii) Practical software development with intuitive user interfaces.

  Computational developments for integrative structural biology

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• Annonces de thèses cosimulation en temps-réel et réduction de modèle - Ecole Centrale Nantes / IRT Jules Verne

  6 juin 2018, par Yves Le Guennec

  Dans un contexte industriel qui connaît un essor remarquable des technologies du numérique, on constate une tendance de plus en plus forte à l’intégration des outils de simulation dans des systèmes d’aide à la décision. Les méthodes de réduction de modèles ont fait preuve par le passé de leur efficacité dans ce contexte. Elles permettent d’apprendre des bases de représentation adaptées et de construire des modèles temps-réel sans pour autant simplifier la modélisation physique sous-jacente.
  Dans cette thèse, nous proposons d’explorer le couplage d’une approche de cosimulation avec les méthodes de réduction de modèles au sein de ce cadre industriel. L’idée est d’associer à chaque composant structurel un modèle de simulation en temps-réel pour ensuite « assembler » les différents composants à l’aide d’une approche de cosimulation. Le modèle temps-réel de chaque composant permettra de tenir compte de sa contrepartie « réelle » : non respect des tolérancements géométriques, état de santé de la matière ou présence de défauts. Pour sa part, le modèle de cosimulation permettra d’évaluer la performance de l’ensemble structurel.

  Les défis scientifiques à relever dans le cadre de cette thèse sont :
   La modélisation des interfaces. En effet, la performance du modèle de cosimulation dépend fortement des hypothèses de couplage et de la paramétrisation qui en découle.
   L’extraction des caractéristiques. L’évaluation efficace des critères de performance, souvent hétérogènes (techniques, économiques), nécessite d’apprendre des caractéristiques gouvernant ces critères pour ainsi optimiser les bases de représentation du modèle temps-réel.
  Grâce à sa performance temps-réel, l’outil proposé permettra d’accélérer les échanges entre l’usine et le bureau d’études en matière de gestion de dérogations notamment. Il pourrait éventuellement être déployé dans des systèmes embarqués pour une utilisation directe dans les ateliers.

  La mission principale du doctorant est de contribuer aux recherches de l’unité dans l’axe « Simulation en temps réel » par la réalisation d’une thèse. Plus précisément, il s’agit de :
   Développer des modèles numériques des composants structuraux permettant de tenir compte de leur « non conformité » géométrique ou mécanique.
   Développer un modèle numérique de l’ensemble structurel.
   Définir les critères (techniques, économiques…) permettant d’évaluer la performance de l’ensemble structurel.
   Développer une bibliothèque de modèles de simulation en temps réel des composants structuraux via la réduction de modèles.
   Modéliser les interfaces et développer un modèle de cosimulation par assemblage des composants structuraux.
   Extraction des caractéristiques gouvernant les critères de performance et optimisation des bases de représentation.
   Interactions régulières avec les industriels partenaires et l’IRT Jules Verne : rédaction de rapports et compte-rendu des réunions d’avancement, présentations en interne.
   Présentations lors de congrès scientifiques et rédaction d’articles dans des revues.

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• Improvement of large sparse system inversion for computational fluid dynamics (CFD)

  29 mai 2018, par Cedric Content

  keywords : Computational Fluid Dynamics (CFD), High Performance Computing (HPC), Generalized Minimal RESidual (GMRES), Jacobian-Free Newton-Krylov (JFNK), Automatic Differentiation (AD)

  context : elsA (1) is a large CFD simulation software developed in the framework of a cooperation between ONERA, Airbus and Safran. ElsA deals with internal and external aerodynamics from the low subsonic to the high supersonic flow regime. In addition, elsA interoperates with multidisciplinary simulation platforms in order to integrate CFD simulation capabilities into industrial workflows.
  During the past decades, in order to achieve Moore’s law (2), computer architecture has moved from higher processor frequency to the increase of the number of cores with lower frequency and lower amount of memory. In the context of CFD in general and more specifically for the ONERA’s elsA software, this leads to a need to reimplement algorithms in order to make the most of new architectural features and achieve the speedup that they enable. In particular many studies (such as stability analysis, computation of steady states) are based on the computation of fixed points of the
  Navier-Stokes (or RANS) equations which requires an efficient and robust inversion of the extremely large sparse systems. As the system is large we focus on algorithm that does not require the storage of the entire Jacobian matrix. Due to the possible stiffness of the system to solve, GMRES (3) appears to be the best candidate. Then two main questions have to be solved that constitute the two objectives of the present thesis. The first consists in find the best way to evaluate the jacobian-vector product. On the one hand, JFNK method (4),in which the jacobian-vector product is obtained by means of a first order Taylor series
  expansion, ensures the inheritance of the good HPC behavior (cache-blocking) and extensions to several numerical schemes are straightfoward. On the other hand, to sill satisfy the HPC implementation and also have an easy access to the discrete adjoint, the product could be obtained by means of automatic differenciation (5). In that case, the strategy must be validate for each spatial scheme. The second objective is to construct a well suited precoditionner that does not require the formation of the entire Jacobian matrix. Such a precoditionner depends on physical system to solve (Euler, Navier-Stokes, RANS) and on numerical strategy (spatial scheme, structured or unstructured grids). The developped method will be validated on several well documented test cases before being used to perform 3D turbomachinery simulations.

  The results will be the subject of publications in journals and scientific conferences.

  (1) L. Cambier, S. Heib, S. Plot, The ONERA elsA CFD software : input from research and feedback from industry ,Mech.Ind
  (2013)
  (2) G. E. Moore, Cramming more components onto integrated circuits. Electronics (1965).
  (3) Y. Saad and M. H. Schultz. GMRES : A generalized minimal residual algorithm for solving nonsymmetric linear systems.
  SIAM J. Sci. Stat. Comput.,(1986)
  (4)D. A. Knoll and D. E. Keyes. Jacobian-free newton-krylov methods : a survey of approches and applications. Journal of
  Computational Physics (2004)
  (5) L. Hascoët, and V. Pascua l .The Tapenade automatic differentiation tool : Principles, model, and specification ACM Trans.
  Math. Softw. 39 (3) : 20 (2013)

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• Annonces de thèses

  11 avril 2018, par NEXTFLOW Software

  NEXTFLOW Software est une société innovante spécialisée dans l’édition de logiciels dédiés à la simulation numérique, plus particulièrement en hydrodynamique et en mécanique des fluides(CFD).

  Elle réalise, en partenariat avec l’Ecole Centrale Nantes et en particulier son laboratoire LHEEA, le développement de plusieurs logiciels performants à haute valeur ajoutée. NEXTFLOW Software propose des solutions à ses clients sur les secteurs maritime, automobile, aéronautique, des procédés ou de l’énergie.

  Notre valeur ajoutée est liée à notre gamme de logiciels innovants et à notre équipe qui se compose aujourd’hui d’une quinzaine d’ingénieurs et de docteurs, avec des perspectives de développement importantes pour les prochaines années.

  Dans cette optique, portée par l’ambition de devenir un acteur majeur de l’édition de solutions innovantes de simulation numérique, NEXTFLOW Software recrute un doctorant.

  Contexte technologique

  Nous développons des logiciels scientifiques cross-platform qui mettent en œuvre des interfaces graphiques, du rendu 2D/3D, et des codes de calcul hautes performances (HPC) exécutés sur des clusters scientifiques.

  Votre future équipe développe des moteurs de simulation innovants (solveurs), permettant de simuler des phénomènes physiques complexes. Ces solveurs doivent répondre à des exigences fortes concernant la précision, la gestion de la mémoire, le parallélisme, la flexibilité, la possibilité d’ouverture et d’intégration de modèles physiques et temporels, et nécessitent une architecture logicielle performante et innovante.

  Poste et missions

  Au sein du pôle solveur de NEXTFLOW Software, votre thèse portera sur la recherche et le développement d’une méthode numérique innovante en mécanique des fluides. Cette méthode est basée sur un schéma volumes finis d’ordre élevé en formulation compressible ou incompressible, sur grille cartésienne avec raffinement adaptatif. Vous travaillerez en étroite collaboration avec notre partenaire académique : le LHEEA de l’Ecole Centrale de Nantes et serez encadré par un chercheur du LHEEA et un ingénieur de NEXTFLOW Software.

  Dans ce contexte, vous devrez :
  • Participer aux développements et proposer de nouveaux schémas numériques ;
  • Publier les résultats de vos recherches dans des conférences et des revues, nationales et internationales ;
  • Participer à la réalisation de projets de R&D pour le compte d’industriels ou en collaboration avec des partenaires académiques ;

  La thèse comprendra trois axes de travail :
  • L’amélioration de la capture de couche limite autour des corps
  • Le raffinement adaptatif de maillage en formulation incompressible
  • La prise en compte des interfaces air/eau par une méthode Volume Of Fluid (VOF)

  Vous collaborerez avec les différentes équipes de l’entreprise (architecture, informatique, produits) ainsi qu’avec nos partenaires académiques et industriels.

  Profil recherché

  Passionné par la modélisation numérique en mécanique des fluides, vous souhaitez intégrer une équipe de R&D jeune et dynamique dans laquelle votre thèse aura un réel impact. Votre formation universitaire ou d’ingénieur d’une grande école vous a permis d’acquérir une bonne culture scientifique et des connaissances de base en mécanique des fluides, modélisation numérique et informatique scientifique.

  Les connaissances idéalement souhaitées sont :
   Compétences en mécanique des fluides numériques
   Des notions d’analyse numérique
   Des notions de C++ et/ou Fortran
  Les connaissances appréciées sont :
   Connaissance de code de calculs généralistes (StarCCM+, Fluent, OpenFoam…)

  Anglais exigé.

  Pour postuler à cette offre, merci de nous adresser votre candidature sous référence ‘Thèse CFD 2018’ par mail à l’adresse suivante : emploi@nextflow-software.com

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• [Icube/Strasbourg] Modéliser les incertitudes dans les simulations de bassins versants

  26 mars 2018, par Charpentier Isabelle

  CONTEXTE
  Dans le cadre du projet IdEx Prim’Eau (Perception du Risque et des Incertitudes de Modélisa\-tion’Eau), nous étudions l’aléa « inondation » et le risque résultant dans le bassin versant de la Sarre (Moselle-Est) aménagé dans le cadre de la Ligne Maginot (1935) avec étangs, barrages et seuils pour mettre en œuvre des inondations défensives en tirant partie de la nature très argileuse des sols. Le fonctionnement de ce réseau hydrographique a été partiellement restauré en 2009 suite à la directive cadre sur l’eau. Les épisodes historiques de crues et d’inondations du bassin la Sarre et de ses affluents seront étudiés par simulation numérique ([Singh\&Frevert, 2005]) pour en déduire de précieuses informations sur l’aléa inondation et plus généralement sur les niveaux d’eau dans ce réseau hydrographique.

  Les incertitudes sont parties intégrantes d’une modélisation de par les hypothèses choisies, les données disponibles, le mode de présentation des résultats, les utilisations du modèle et le degré d’expertise de ses utilisateurs. Elles devraient être systématiquement évaluées et publiées au même titre que les résultats du modèle. Prendre en compte ces incertitudes devient une nécessité dans une évaluation du risque. Les techniques et logiciels de quantification des incertitudes ([Marelli\&Sudret, 2014] par exemple) visent à mesurer et à interpréter les variations des résultats d’un modèle en fonction de perturbations des hypothèses et des paramètres de modélisation, mais aussi des données utilisées (disponibilité, précision…).

  OBJECTIFS
  Notre objectif est de proposer un ensemble d’outils et de méthodes génériques pour la modélisation de bassins versants de grande taille et la quantification des incertitudes liées aux modèles numériques d’écoulement, aux modèles numériques de terrain, aux paramétrisation des sols et de la végétation, et aux données disponibles (météorologie, débits).

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• Thèse Université Paris 13- CEA : Modélisation Galerkin discontinue du comportement sous choc de céramiques microfissurées

  7 mars 2018, par Ioan Ionescu

  Contexte :
  Les céramiques sont des matériaux de référence pour la conception de solutions de blindage à haut niveau de protection. Les travaux récents ont permis d’améliorer la compréhension des liens unissant la microstructure à la fragmentation des matériaux céramiques (thèse de J.L. Zinszner, soutenue en 2014). Néanmoins, le comportement en compression dynamique et la résistance du milieu fragmenté à la progression du projectile restent décrits par des approches purement phénoménologiques. En effet, les modèles actuels décrivent mal la réponse des céramiques endommagées, ce qui tend à limiter leurs capacités prédictives.
  Des travaux de modélisation et de simulation utilisant une formulation Galerkin discontinu sont menés au LSPM depuis plusieurs années pour étudier le comportement dynamique de matériaux fragiles contenant des microfissures (thèse de Q. Gomez, soutenue en 2017).
  Objectif de la thèse :
  L’objectif de la thèse consiste à améliorer la connaissance des mécanismes pilotant le comportement en compression de milieux microfissurés. Dans ce but, des simulations numériques seront conduites en considérant explicitement une ou plusieurs populations de microfissures. Ces simulations en champ complet permettront de mieux appréhender l’influence des paramètres microstructuraux sur la réponse de céramiques en compression dynamique.
  Les conclusions tirées de l’analyse en champ complet permettront de proposer et de calibrer un modèle micromécanique homogénéisant les principaux mécanismes activés en compression dynamique.
  Déroulement de la thèse :
  Le projet de thèse comprendra plusieurs étapes mêlant modélisation, simulations numériques et expérimentations :
  1. Il s’agira tout d’abord de mener une analyse critique des travaux de la littérature étudiant expérimentalement, par la modélisation ou par la simulation le comportement sous choc de milieux multi-fissurés,
  2. Modélisation et simulation par une formulation Galerkin discontinu de milieux élastiques contenant des populations de microfissures, ces simulations permettront d’identifier l’influence de paramètres microstructuraux sur la réponse dynamique d’une céramique,
  3. En s’appuyant sur les résultats précédents, il s’agira de développer et de valider un modèle micromécanique pour le comportement des céramiques microfissurées sous choc,
  4. En parallèle, une ou plusieurs configurations expérimentales originales seront dimensionnées pour étudier la réponse sous choc de matériaux céramiques à différents niveaux de microfissuration.
  Directeur de thèse et école doctorale : Prof. Ioan IONESCU, LSPM, Université Paris 13 Sorbonne-Paris-Cité, ioan.r.ionescu@gmail.com
  Contact CEA : Benjamin ERZAR, benjamin.erzar@cea.fr – CEA/DAM/Gramat - 05 65 10 54 32

  http://www-instn.cea.fr/formations/formation-par-la-recherche/doctorat/liste-des-sujets-de-these/comportement-sous-choc-de-ceramiques-microfissurees,18-0458.html

  Modélisation Galerkin discontinue du comportement sous choc de céramiques microfissurées

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• Annonce de thèse

  29 janvier 2018, par Luc Mieussens

  Sujet : "Modélisation des écoulements en régime hypersonique raréfié par approche probabiliste : application aux satellites à très basse orbite"

  voir la description du sujet de thèse dans le document pdf ci-joint :

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• [INRIA & IFSTTAR] Estimation d’état et modélisation inverse appliquées à la pollution sonore en milieu urbain

  10 mai 2017, par Vivien Mallet

  L’estimation des niveaux de bruit dans une ville repose sur des modèles de propagation acoustique en milieu urbain et sur de nombreuses données urbaines décrivant notamment la géométrie de la ville et les sources d’émission dont le trafic routier. Les incertitudes, parfois élevées dans les données urbaines, limitent la précision des simulations. Des observations collectées dans les villes grâce à des sonomètres apportent par ailleurs une information supplémentaire. La thèse proposera des stratégies d’assimilation de ces observations pour améliorer les simulations par (1) estimation d’état, c’est-à-dire par fusion du champ de bruit simulé et des observations, et (2) modélisation inverse, c’est-à-dire par correction des données d’entrée du modèle de propagation acoustique. Ces travaux nécessiteront de quantifier les incertitudes propagées dans un modèle acoustique, en particulier par l’exploitation d’un métamodèle à construire. La question de l’optimisation du réseau d’observation sera aussi abordée.

  Description plus complète de la thèse : http://who.rocq.inria.fr/Vivien.Mallet/share/these-assimilation_bruit.pdf

  Contact : Vivien Mallet (vivien.mallet@inria.fr, 1 80 49 41 24)

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• Quantum Hydrodynamics for Plasmonics and Nanophysics

  2 mai 2017, par GIOVANNI MANFREDI

  Bonjour,

  Je vous invite à prendre connaissance de l’annonce de thèse ci-dessous.

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• Computational Statistics/Bioinformatics Postgraduate (PhD) Scholarship at Massey University (NZ)

  7 avril 2017, par Matthieu Vignes

  The Institute of Fundamental Sciences has a scholarship for an enthusiastic and motivated individual who is interested in conducting a PhD research project in the areas of computational statistics and/or bioinformatics. Typical keywords to describe the research include, but is not limited to : network inference/analysis, causality, simulation strategies, genetic/genomic data, evolution, high-dimensional methods, probabilistic graphical models. Examples of recent projects conducted in the Group include "Study of gene expression patterns in an allopolyploid species : a network approach", "Inferring causality in complex systems from observations" and "analysis of phenotype:genotype relationships in bacteria using machine learning". Our approach is clearly interdisciplinary.

  Background :
  The Statistics and Bioinformatics group at Massey is among the largest of its kind in New Zealand. It is part of the Institute of Fundamental Sciences (IFS) which gathers scientists from varied fields working on cutting edge problems within and across their disciplines. Strong links with other Institutes within Massey University and beyond are already established. Biological/agricultural research is one of the strengths of Massey University, and this is a real opportunity to develop sound and original quantitative methodologies. There is a large, diverse and active community of PhD students and postdoctoral researchers at Massey. Excellent library, computing (locally or at the nationwide scale, e.g. NeSi, https://www.nesi.org.nz/) and other research support facilities, sustained programmes of research seminars and workshops are available to the successful candidate. It is against this backdrop that the successful candidate will be afforded agreed upon objectives and the motivation to develop original research with a balance of methodological developments in a quantitative subject and meaningful applications. The planned supervisory team currently consists of A/Prof Patrick Biggs, who has a prominent role in research in Bioinformatics at Massey and Dr Matthieu Vignes, who is a specialist in modern statistical computation strategies for biologically inspired problems. Depending on the interests of the student, and the agreed project, other faculty members may join the supervisory committee.

  Candidate and conditions :
  The anticipated admission standard for this PhD position is a 1st class or high upper 2nd class Honours degree, or a Master’s degree with merit or distinction, in Mathematics, Statistics, Computer Science, or a related quantitative discipline. Overseas qualifications of an equivalent standard are also acceptable. In addition, the candidate will have a marked taste for interdisciplinary research, the ability to work as a team member and to organise their own tasks. Proficiency with at least one scientific language/software (R, Python, C/C++...) is highly desirable.

  The studentship will be three years in duration and covers tuition fees at the domestic rates plus a stipend of NZ $25,000 per annum (non-taxable ; exact amount tbc, options exist to supplement it). In addition, some reasonable funds are available to students e.g. for travel to international conferences, or small equipment. There would be the possibility to gain some experience in teaching if desired. The location of the PhD is at the Manawatu Campus of Massey University, in Palmerston North, a small, very affordable yet lively, enjoyable and culturally diverse city in the North Island of New Zealand.

  The deadline for the application is 30/04/2017. Applications will be considered on a rolling basis until the studentship is filled. Apply as soon as possible to avoid disappointment ! The ideal enrolment date is September 2017. For further information and informal discussions of potential projects please contact us (p.biggs@massey.ac.nz and/or m.vignes@massey.ac.nz).

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• Nouvelles techniques d’acquisition adaptatives pour la mesure d’antenne

  6 avril 2017, par Le Fur

  Laboratoire d’accueil : Institut d’Electronique et des Télécommunications de Rennes (IETR), UMR CNRS 6164, Université de Rennes 1.

  Contexte : Les techniques de mesure d’antennes sont en constante évolution au niveau de l’acquisition comme du post-traitement. Elles doivent faire face à des besoins toujours plus exigeants : (i) extension des domaines de fréquence, (ii) augmentation de la précision de mesure et (iii) réduction des temps de cycle de mesure, ce dernier point étant un élément de compétitivité très important. A ce jour, les techniques de mesures imposent une exploration régulière de la surface de mesure et exigent un grand nombre de points entraînant des temps de mesure conséquents.

  Objectifs : Une solution possible pour diminuer le temps de mesure serait de mettre en place une acquisition intelligente des diagrammes de rayonnement capable d’adapter le nombre et la répartition des points à acquérir. Ainsi, à partir d’un nombre limité de points répartis de manière non uniforme et d’un système d’interpolation couplé à un algorithme auto-adaptatif, il doit être possible d’effectuer une mesure de diagramme de rayonnement en un temps réduit.
  L’objectif de la thèse est de proposer plusieurs procédures de mesure permettent de diminuer le nombre de points de mesure en fonction de la précision désirée. Le CNES et l’IETR disposent de divers moyens de caractérisation d’antennes en champ proche (sphérique et planaire) et champ lointain (base compacte ou système classique) couvrant une large bande de fréquence. Ceux-ci permettront la validation expérimentale des procédures développées.

  Description du travail : Le travail de recherche du doctorant comprendra les étapes suivantes
  1) Faire un état de l’art des différentes techniques de mesures selon le type d’acquisition utilisé. Un effort particulier sera porté sur les techniques d’échantillonnage et d’interpolation.
  2) Développer et implémenter plusieurs procédures de mesure rapide en fonction du type de caractérisation à effectuer et du moyen d’acquisition de mesure.
  3) Appliquer et comparer les procédures développées sur plusieurs antennes simulées numériquement pour différentes configurations.
  4) Valider expérimentalement sur les moyens de mesures du CNES et de l’IETR les algorithmes proposés sur divers systèmes de mesures ; bandes de fréquences et types d’antennes.

  Début de la thèse : Octobre 2017. Durée : 36 mois
  Candidat : Master 2 (ou équivalent) en traitement du signal / mathématiques appliquées. Nationalité européenne exigée.

  Encadrement :
  CNES : Dr. Romain Contreres et Dr. Gwenn Le Fur
  Université de Rennes 1 - IETR : Dr. Benjamin Fuchs et Dr. Laurent Le Coq
  DGA : Prof. Philippe Pouliguen

  Pour postuler à cette thèse : https://cnes.fr/fr/les-ressources-humaines-du-cnes/nouvelles-techniques-dacquisition-adaptatives-pour-la-mesure

  Pour postuler

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• Sujet de thèse APR Région Occitanie – UFTMiP MODELISATION 3D DE LA CONVECTION DE LA RACINE DES CHAINES DE MONTAGNES PAR UNE METHODE DE SUIVI D’INTERFACES

  24 mars 2017, par Roland MARTIN

  Sujet de thèse APR Région Occitanie – UFTMiP

  MODELISATION 3D DE LA CONVECTION DE LA RACINE DES CHAINES DE MONTAGNES PAR UNE METHODE DE SUIVI D’INTERFACES

  Responsables :
  Thomas BONOMETTI, IMFT (UMR 5502), groupe HEGIE, thomas.bonometti@imft.fr, 0534322952
  Muriel GERBAULT, GET-OMP (UMR 5563), gerbault@get.obs-mip.fr, 0561332653
  Roland MARTIN, GET-OMP (UMR 5563), roland.martin@get.omp.eu, 0561332564
  Olivier VANDERHAEGHE, GET-OMP (UMR 5563), olivier.vanderhaeghe@get.omp.eu, 0561334734

  Laboratoire d’accueil :
  Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT)
  Université de Toulouse, CNRS-INPT-UPS, 2 allée Camille Soula, 31400 Toulouse, France

  Résumé

  Ce projet, intitulé MECACRUST et réunissant chercheurs géophysiciens du laboratoire Géosciences Environnement Toulouse et mécaniciens des fluides de l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, a pour but d’améliorer la compréhension de la dynamique des chaînes de montagnes via l’utilisation d’un outil de simulation numérique original issu de la communauté de la mécanique des fluides. Plus précisément, l’objectif est d’étudier la dynamique tridimensionnelle et instationnaire de roches solides, partiellement fondues et de magmas constituant la racine des zones de croûte épaissie dans les zones de convergence de plaques lithosphériques dans des configurations de complexité croissante et de comparer les résultats avec à la fois des données d’autres modèles bidimensionnels et des mesures de terrain. Les résultats permettront d’éclairer les processus responsables de l’évolution et de la différenciation de la croûte et d’étendre le champ d’outils numériques disponibles à la communauté géophysicienne.

  Projet scientifique et déroulement de la thèse

  L’objectif de ce projet est d’améliorer nos connaissances sur l’évolution des chaînes de montagnes et de la croûte continentale du point de vue des interactions thermiques et mécaniques, conduisant à la différentiation de la croûte terrestre. Fusion partielle et cristallisation des magmas conduisent au fractionnement des éléments à l’origine de la différenciation des enveloppes terrestres et à la concentration des ressources minérales. En particulier, la croûte continentale est enrichie en éléments dits incompatibles qui se concentrent dans les liquides magmatiques tels que l’uranium ou les terres rares, essentielles au développement des nouvelles technologies.

  Alors qu’instabilités gravitaires et convection thermique sont communément étudiés en planétologie interne et dans le cas des circulations hydrothermales en surface, elles restent peu appliqués à la structuration de la croûte continentale, qui combine comportement de type solide fragile et un comportement de type fluide visqueux non-Newtonien. Les données géologiques suggèrent que ces instabilités naissent de la fusion des roches enfouies, qui en devenant moins denses génèrent un mouvement de convection à l’origine de la structuration des racines des chaînes de montagnes et de la ségrégation liquide/solide (Vanderhaeghe, 2009). Les travaux préliminaires de modélisation de ces processus (Ganne et al., 2014) révèlent l’importance du mélange entre roches de surface et roches profondes plus chaudes et plus déformables, avec des mécanismes de déformations à la fois rigides et fluides. Il s’agit de quantifier les arrangements géométriques entre différents domaines de façon à identifier les sources et transferts de matière en jeu.

  Les processus physiques en jeu dans ces systèmes sont complexes car tridimensionnels, instationnaires et font intervenir des milieux multiphasiques dont la densité et la viscosité peut varier localement de plusieurs ordres de grandeurs en fonction de la température et de la déformation locale. Par exemple, la masse volumique des roches fondues est de l’ordre de 2500 kg/m3, la viscosité d’environ 1018 Pa.s, les échelles spatiales de 5 à 100 km, et les échelles temporelles de 20 millions d’années. Ces valeurs conduisent à des rapports de densité de 2 à 3000, de viscosité de 1016 à 1027 et un nombre de Galilée (comparant les effets de flottabilité et les effets visqueux) d’environ 10-11. Dans la communauté géophysique, les modèles numériques basés sur des maillages déformables sont limités à des cas bidimensionnels de déformations modérées, et peu d’outils sont capables de prendre en compte de manière rigoureuse ces mécanismes thermomécaniques et chimiques dans la croûte. De tels outils de modélisation requièrent une expertise numérique et mécanique qui existe déjà sur la place toulousaine, dans la communauté mécanicienne des fluides.
  La méthodologie adoptée ici est double. Elle consiste d’une part à utiliser un outil de modélisation numérique haute performance (code JADIM du laboratoire IMFT Toulouse), développé par des chercheurs de la communauté de la mécanique des fluides pour simuler le problème à une échelle correspondant à la croûte terrestre. D’autre part, il s’agit d’analyser des enregistrements géologiques de ces processus à partir de mesures et d’observations de terrain sur des sites bien définis, approche utilisée par les chercheurs de la communauté géophysicienne (laboratoire GET Toulouse). L’objectif in fine est de confronter ces observations avec les résultats de la simulation numérique, afin de confirmer ou d’infirmer les modèles proposés pour rendre compte de l’évolution des racines des chaines de montagnes de Haute Température.
  L’étudiant qui sera impliqué dans ce projet bénéficiera donc d’un aspect fortement fédérateur entre ces deux disciplines, et s’ouvrira les portes des deux communautés. Il s’agira aussi d’utiliser les moyens régionaux et nationaux de calcul en Occitanie (CALMIP, CINES), ce qui contribuera au rayonnement de la Région sur la scène scientifique internationale. Ce projet constitue un jalon supplémentaire dans la démarche de recherches transversales et d’interactions entre laboratoires de la région toulousaine de communautés scientifiques différentes.

  Références

  Bonometti T. & Magnaudet J. An interface capturing method for incompressible two-phase flows. Validation and application to bubble dynamics. Int. J. Multiphase Flow 33, 109-133 (2007.
  Vanderhaeghe O. Migmatites, granites and orogeny : Flow modes of partially-molten rocks and magmas associated with melt/solid segregation in orogenic belts. Tectonophysics, 477, 119-134 (2009.
  Ganne J., Gerbault M. & Block S. Thermo-mechanical modeling of lower crust exhumation - Constraints from the metamorphic record of the Palaeoproterozoic Eburnean orogeny, West African Craton. Precambrian Research, 243, 88-109 (2014).

  Profil recherché

  L’étudiant(e) qui sera impliqué(e) dans le projet de thèse devra être titulaire d’un Master 2 Recherche orienté vers la Physique ou la Mécanique ou d’un diplôme d’ingénieur. Il/elle devra avoir de bonnes connaissances en mécanique des solides et/ou des fluides, ainsi qu’en mathématiques appliquées. Des bases en méthodes numériques et programmation (langage fortran, MPI, …) seront appréciées.

  Financement : Bourse Région Occitanie – Univ. Fédérale Toulouse (environ 1500 euros net /mois)

  Début de thèse : Octobre 2017

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• PhD thesis (Campagne Inria Cordi-S) : "Multi-scale methods for highly oscillatory Vlasov equations"

  24 mars 2017, par Sever Hirstoaga

  PhD thesis in applied mathematics/scientific computing.

   Scientific Context :
  The numerical simulation of tokamak plasma is of great importance from a physical (the ITER project) and mathematical point of view. In this context, the Vlasov-Maxwell model is the basic kinetic model providing a phase space description of charged particles under the influence of self-consistent electro-magnetic field. Difficulties in solving numerically such equations come from the complex behaviour in space and time of the solutions.

   Objectives :
  The specific problem to be treated is the Vlasov model with an additional strong external magnetic field, which is applied in view of the particles confinement. The multi-scale behaviour due to high frequency oscillations in time imposes tiny time steps to the discretizations and therefore, the computational cost of long time simulations is prohibitive. A cure for this problem is to use reduced models, as the two-scale limit model, whose solutions are free of oscillations [4]. Nevertheless, in some applications this model is not describing accurately enough the behaviour of the full equations. In addition, it cannot simulate correctly phenomena where different regimes appear in the problem.

  Our first aim is to implement an existing [1] first order two-scale numerical method for solving a highly oscillatory Vlasov-Poisson equation in a 2d phase space. This scheme is clearly more accurate than the two-scale limit and in addition can be conceived in order to satisfy the asymptotic preserving property. The challenge is to implement the method in a semi-Lagrangian framework as in [3]. Additionally, we aim at building first order two-scale methods for other applications in plasma physics, as the 4d Vlasov-Poisson model with constant strong magnetic field [4]. A second objective is to alternatively find new time stepping schemes dealing with the full equations but which are able to use large time steps with respect to the high frequency oscillations [2]. These schemes are based on exponential integrators and they are to be compared in accuracy and efficiency with the previous method.

  We plan to apply these methods for simulations with two particle species and realistic mass ratio, in geometries close to that of a torus. The implementation will be done in the SeLaLib library written in Fortran (developed in the TONUS team).

   Bibliography :
  [1] E. Frénod, M. Gutnic, S.A. Hirstoaga : First order Two-Scale Particle-In-Cell numerical method for the Vlasov equation, ESAIM : Proceedings, 38, 348—360, 2012.
  [2] E. Frénod, S.A. Hirstoaga, M. Lutz, E. Sonnendrücker, Long time behaviour of an exponential integrator for a Vlasov-Poisson system with strong magnetic field, Communications in Computational Physics , 18 (2), 263—296, 2015.
  [3] A. Mouton, Two-scale semi-Lagrangian simulation of a charged particles beam in a periodic focusing channel, Kinetic and Related Models, 2 (2), 251—274, 2009.
  [4] E. Frénod, E. Sonnendrücker, Homogenization of the Vlasov equation and of the Vlasov-Poisson system with a strong external magnetic field, Asymptotic Analysis, 18, 193—214, 1998.

   Profile of the candidate :
  Knowledge of numerical methods for partial differential equations ; Programming in Fortran or C/C++.

   Supervision and contact : Sever Hirstoaga (sever.hirstoaga@inria.fr) and Michel Mehrenberger (mehrenbe@math.unistra.fr)

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• Annonces de thèses

  18 mars 2017, par Roland MARTIN

  PhD thesis : CALMICO3D project in "High performance computing for the joint inversion of electrical and seismic data : application to 3D porous/granular near surface imaging at laboratory and critical zone scales"

  Co-funding : Paul Sabatier University-Toulouse 3 and Occitania Region
  Council, France (COMUE/Université Fédérale de Toulouse ; France)

  Starting date : october 2017

  Objectives :
  The mid-term goal of this project is to provide to different scientific communities (near surface or exploration geophysics, applied mathematics, archeological exploration,...) a multiple data inversion tool by taking
  into account different physics simultaneously, and particularly seismic, electrical and electromagnetic modelling in a first step. This will allow to image unconsolidated and granular media at the metric laboratory scale with and without water content and then we will extend this to critical zone and watershed-like scales of a few hundreds of meters. The characterization of the near Earth surface and the critical zone which can be generally considered a weathered layer will have different applications : mining exploration, water resource exploration, upscaling and better imaging of the upper crust up to the surface at high resolution.

  This project is part of a collaboration between R. Martin at GET/Geoscience and Environment laboratory and D. Elbaz at LAAS lab in Toulouse (France) and involves geophysicists, hydrogeophysicists, applied mathematicians, physicists and specialists in high performance computing.

  Methodology :
  The numerical tools that have been developed are partially parallelized. The development of high order finite differences or finite volumes (SEISMIC_CPML) and spectral elements (SPECFEM) allows nowadays to model
  wave propagation in poro-viscoelastic-like complex media. In order to better capture the heterogeneities and interfaces of the different structures, high order finite volume-like operators are developed and will be extended and parallelized to target supercomputing platforms (Curie/CEA, EOS/CALMIP/Toulouse, LAAS, GET/OMP machines).

  1) Firstly, acoustic signals will be studied for granular media in synthetic and also controlled configuration setups at the laboratory scale (<1m) for source dominant frequencies greater than 3-6 kHz. This will validate the numerical inversion tools on both synthetic and real data and then will be extended to a better modelling and imaging of complex media physical properties at the near-surface scales (watershed basins, …).
  Topography, attenuation, non-linear effects due to solid-solid and solid-fluid friction as well as the presence of fluids will be more particularly studied. Attenuation and non-linear terms to be better defined should thus be added in our rheological models (Bodet et al. 2014). In purely synthetic cases (Martin et al. 2017), a visco-non-linear rheology has already been introduced and solved by ADE technique to exhibit complex friction processes.

  2) A sensitivity analysis of the parameters involved in these complex rheologies will be performed and we will attempt to reproduce the modes at frequencies higher that the dominant source frequency. Furthermore, high VP/VS (compressional and shear wave speeds) are often present in the weathered layers over a few tens of meters depths (sand, mud, …) in which seismic energy is trapped. It will thus be important to better understand the signals obtained in seismic campaigns led for instance in the Pyrenees or the Parisian Basin in the context of different projects (ANR PYROPE, OROGEN, PIREN-SEINE, …) in which our different collaborators are taking part, and model their signature. Indeed, images will be compared to images obtained using electrical and electromagnetic methods.

  3)To go further, joint inversions of seismic and electromagnetic full-waveform and electrical data will be performed on a same site located in the Pyrenees or the Orgeval basin first to constrain water levels and wetness but also the main structures at the critical zone scale.

  In the future, we will be able to use our joint inversion tools to produce images that will allow to link high resolution modelling near surface structures to deeper structures located in the upper crust, in the Pyrenees
  and also in other parts of the Earth.

  Candidates profile :
  Master of mechanics, civil engineering, geophysics, universe science, applied mathematics, preferentially with an engineer diploma. Scientific curiosity, interest for geophysical exploration, imaging/inverse problem, supercomputing and numerical modeling, super teamwork capabilities with many interactions with other research groups.

  Contacts : roland.martin@get.omp.eu
  elbaz@laas.fr

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• Optimisation et conception robuste aux incertitudes en dynamique non linéaire des structures de thèses

  3 janvier 2017, par Belaouar Radoin

  L’école supérieure d’ingénieur Léonard de Vinci (ESILV, http://www.esilv.fr/) à Paris la Défense, lance une thèse en partenariat avec ANSYS (http://www.ansys.com/fr-FR).

  Nous recherchons des candidats capables de développer des modèles et algorithmes numériques ; il
  sera donné priorité aux candidats :
  o Maitrisant la méthode des éléments finis : théorie, implémentation ou usage de logiciels du
  commerce (ANSYS®, LS-DYNA))
  o Maitrisant les outils de programmation de l’ingénieur, en particulier Matlab ;
  o Connaissant les méthodes numériques pour l’ingénieur ;
  En plus de ces critères techniques, sont attendus des candidats motivés par la recherche afin d’y faire
  carrière ; en effet, ce type de contrat doctoral ouvre la voie pour faire une carrière d’enseignantchercheur
  dans des établissements d’enseignement supérieurs publics ou privés.
  Nous sommes intéressés par des candidats ayant l’esprit ouvert, curieux, avides de connaissances
  nouvelles et source d’initiatives et d’innovations ; l’autonomie est aussi une qualité appréciable. Le
  directeur de thèse et les encadrants sont cependant là pour discuter, critiquer, épauler, orienter et
  compléter la formation du candidat pour les besoins de la thèse.

  Cette offre est urgente, la décision sur le choix du candidat sera faite très rapidement, dès qu’un bon
  candidat est trouvé. Le dossier de candidature devra comprendre, un CV, une Lettre de motivation et
  les notes des 3 dernières années de scolarité.

  Voir détails dans le fichier ci-joint.

  Cordialement,

  Radoin Belaouar

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• A New Family of Multiphysics and Multiscale Models of MicroMirror Arrays

  28 mai 2016, par Michel Lenczner

  PhD Scholarship in Applied Mathematics and Scientific Computing, FEMTO-ST Besançon, and Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France

  Applications are invited for a three year PhD scholarship in the framework of a collaboration between the FEMTO-ST Institute (see www.femto-st.fr) in Besançon, and Laboratory of Astrophysics (LAM) in Marseille (www.lam.fr) in FRANCE.
  First closing date for applications : June 3th, 2016.
  This PhD thesis is in the context of development of mathematical tools and software MEMSALab for aided design of multi-physics and multi-scale systems based on asymptotic methods. The first applications are for arrays of micro-systems and nano-systems, but broader range of applications are expected. The multi-scale model construction starts from a system of partial differential equations and combines principles of multi-scale approximation with symbolic computation methods from computer sciences. MEMSALab is an implementation of such mathematical model derivations by rewriting techniques. In the medium term, it will allow to automatically generate a wide class of multi-scale models. By nature, they are also systems of partial differential equations, but much less expensive to solve by a computer. Once built, they should be automatically transferred to a finite element software package. In our package, we complement it by a toolkit for parameter optimization and calibration.
  The PhD thesis will derive a multi-scale model for a family of Micro-Optical-Mechanical Systems including a family of LAM’s arrays of micro-mirrors. Mathematical techniques will be established for more general modeling in MEMSALab. A model of micro-mirror array will be used for simulation, design optimization, parameter calibration and to prepare an optimized version of one of the devices.
  Arrays of micro-mirrors are designed for generating slit masks at the entrance of multi-object spectrographs (MOS) in Astronomy. This astronomical technique is used extensively to investigate the formation and evolution of galaxies. MOS with multi-slits is the best approach to eliminate the problem of spectral confusion, to optimize the quality and the SNR of the spectra, to reach fainter limiting fluxes and to maximize the scientific return both in cosmology and in legacy science. Conventional masks or complex fiber-optics-based mechanisms are limited for future space and ground-based telescopes. The programmable multi-slit mask requires remote control of the multi-slit configuration in real time. A promising solution is the use of micro-electro-optical-mechanical system (MOEMS) devices such as micro-mirror arrays, generating reflective slits. This device is also foreseen for applications in Physics or Biology. LAM, in collaboration with CSEM (Switzerland), are engaged in a European development of micro-mirror arrays for generating reflective slit masks. Prototypes with 2048 individually addressable micro-mirrors made of single-crystalline silicon were successfully designed, fabricated and tested.

  The scholarship is valued at about 1,740€ gross per month for three years. Application to a room on the campus is possible for low rate. Applicants should have a good undergraduate degree and a master in Pure or Applied Mathematics including a good background in Partial Differential Equations.

  Please email a CV, marks and ranking since the first university year, a letter of motivation, one or two recommendation letters to Dr. Michel Lenczner and Dr. Frédéric Zamkotsian. The contacts for this project are : Dr. Michel Lenczner, FEMTO-ST 26, Chemin de l’épitaphe 25030 Besançon. Phone : +33 (0) 3 81 40 28 27, e-mail : michel.lenczner[at]univ-fcomte.fr or Dr. Frédéric Zamkotsian, LAM-CNRS, 38 rue Frédéric Joliot-Curie, 13388 Marseille Cedex 13. Phone : +33 (0) 4 95 04 4151, e-mail : frederic.zamkotsian[at]lam.fr.

  Open Positions

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• 4 PhDs opened in optimization and statistical learning

  3 mai 2016, par Rodolphe Le Riche

  The applied mathematics departement of Ecole des Mines de St-Etienne, in collaboration with INRA Toulouse, Safran and PSA, has 4 PhDs opened at Fall 2016 in the field of statistical learning from rare data and optimization. These PhDs are described in the attached document.

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• Advanced numerical simulation and modeling of intra-voxel susceptibility effects in MRI applied to quantification of brain iron

  4 avril 2016, par Jing-Rebecca Li

  Objectif

  It has been well-established that pathological iron deposit in the brain plays a role in neuro-degeneration and iron has been identified as a potential MRI biomarker for early detection and diagnosis of Alzheimer’s disease (AD). It is hoped that mapping the brain iron content, identifying and quantifying iron deposits using MRI could provide new ways of diagnosing AD at an early stage.

  Contexte

  In this PhD project, we propose to investigate and evaluate, through rigorous mathematical modeling and advanced numerical simulations, the methodology of using diffusion-encoding MRI sequences to quantify and map brain iron. The end goal is to propose and validate MR contrast mechanisms that can identify and quantify iron deposits that are too small to be seen on the spatial scale of the MRI resolution.

  Méthode

  We will begin with a realistic and detailed reference model (in the form of partial differential equations) of how iron deposits give rise to local magnetic field inhomogeneities (at a spatial scale much smaller than one voxel) and how these local inhomogeneities affect the bulk MR signal at the MRI resolution spatial scale (one voxel). We will then numerically simulate this reference PDE model in a single voxel for various configurations of iron deposits and B0 field and use the simulation results to formulate an appropriate voxel-level MR signal model in order to robustly quantify iron deposits from the measured bulk MRI signal.

  Résultat attendu

  At the end of the project we will have an advanced and unique state-of-the-art numerical simulation software that will enable MR physicists, biologists and medical researchers to better interpret the MR signal in terms of local magnetic field inhomogeneities due to iron deposits and that will provide an accurate estimation of the amount of iron deposits within a voxel. Such a complete simulation software does not exist right now. This software will also be a tool of choice for designing new MRI sequences for quantifying iron deposits in the brain. The ultimate goal of the project is to provide a new and reliable way of quantifying iron levels/deposits using MRI that may lead to new ways of diagnosing Alzheimer’s (AD) disease at an early stage.

  La thèse se fera principalement au sein de l’équipe DEFI au CMAP (sous la responsabilité de Jing-Rebecca Li) Le thésard passera aussi du temps a l’UFR de Mathématiques, Université de Rennes 1 (sous la responsabilité de Stephane Balac).

  Candidature sur le site ADUM

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• Thèse INRIA/IRSN : Quantification d’incertitude par réduction de modèle de dispersion atmosphérique

  23 mars 2016, par Vivien Mallet

  La simulation de la dispersion atmosphérique des radionucléides est entachée de fortes incertitudes. La quantification de ces incertitudes est un enjeu crucial pour une meilleure évaluation du risque environnemental, ainsi que l’a montré la crise de Fukushima. Les incertitudes proviennent de la connaissance très approximative du terme source, des limites des simulations météorologiques, des défauts de modélisation des processus physiques, des erreurs de l’intégration numérique, etc.

  On peut identifier deux difficultés majeures lors de la quantification des incertitudes dans les simulations de dispersion. D’une part, le coût de calcul ne permet d’effectuer qu’un nombre limité de simulations. D’autre part, il y a un défaut de connaissance des incertitudes sur les données d’entrée du modèle et sur le modèle lui-même. Le sujet de thèse ambitionne de lever ces deux difficultés majeures grâce à une stratégie fondée sur la réduction de modèle et le couplage avec les observations.

  Le contenu scientifique de la thèse peut être résumé en trois points : (1) la réduction d’un modèle de dispersion atmosphérique, avec l’objectif de bien reproduire la relation entre les incertitudes en entrée et les sorties les plus riches possibles ; (2) la calibration des incertitudes sur les données d’entrée par inférence bayésienne, en utilisant les observations ; (3) la calibration des incertitudes sur les données d’entrée par optimisation de scores d’ensemble.

  Les travaux iront de la théorie de la propagation des incertitudes, sous contrainte d’observations, jusqu’à l’application au cas de Fukushima avec réduction du modèle opérationnel de l’IRSN.

  Description complète de la thèse : http://www-rocq.inria.fr/clime/jobs/2016/these-inria_irsn.pdf

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