Modélisation et simulation numérique du dépôt d'énergie laser dans une céramique et du choc hydrodynamique induit

Modelling and numerical simulation of of laser energy deposition in ceramics and the induced hydrodynamic shock

• Auteur / Autrice : Nicolas Bourdineaud
• Direction : Rodolphe Turpault, Guillaume Duchateau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées et calcul scientifique
• Date : Inscription en doctorat le 27/10/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Calcul Scientifique et Modélisation

Mots clés

Mots clés libres

Calcul scientifique

Méthodes numériques

Interaction laser/matière

Modélisation

Numerical methods

Modelling

Laser/material interaction

Scientific computing

Résumé

L'objectif de la thèse est de modéliser et de réaliser des simulations numériques du dépôt d'énergie laser dans une céramique. Elle consistera ainsi à développer un modèle pour ce dépôt d'énergie incluant l'absorption du rayonnement et sa propagation, de l'introduire dans un code hydrodynamique, d'effectuer des simulations numériques, et de comparer les résultats obtenus à des mesures expérimentales. Le modèle sera établi sur la base d'une approche développée au CEA. La partie simulation numérique comprendra notamment la résolution de l'équation d'Helmoltz sur maillage non-structurée par une méthode efficace en termes de rapport précision/temps de calcul et qui pourra s'intégrer dans la chaîne de calcul. Cette étude permettra de mieux comprendre la réponse optique et mécanique d'un matériau diélectrique irradié par une impulsion laser intense, et permettront de progresser dans la maîtrise de la formation de chocs hydrodynamiques dans les matériaux diélectriques.

The purpose of the thesis is to model and perform numerical simulations of laser energy deposit in a ceramic. It will consist in developing a model for this energy deposit including the radiation's absorption and propagation, to introduce it in a hydrodynamic code, to carry out numerical simulations, and to compare the obtained results with experimental data. The model will be established based on an approach developed at CEA. The numerical simulation part will include the resolution of Helmoltz's equation on unstructured mesh by an efficient method in terms of accuracy/computation time ratio and which will be able to be integrated in the computational workflow. This study will allow a better understanding of the optical and mechanical response of a dielectric material irradiated by an intense laser pulse, and will allow to progress in the control of the formation of hydrodynamic shocks in dielectric materials.