Approche basée sur les données pour la simulation numérique des disques protoplanétaires

Data driven approach for planet forming disks numerical simulation

• Auteur / Autrice : Wing Ki Amelie Lam
• Direction : Héloïse Meheut, André Ferrari
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat sciences de la planete et de l'univers
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....)

Mots clés

Mots clés libres

Formation planétaire

Turbulence

Hydrodynamique

Apprentissage machine

Disques protoplanétaires

Simulation numérique

Numerical simulation

Machine learning

Hydrodynamics

Turbulence

Planet formation

Protoplanetary disks

Résumé

Les simulations numériques fluides sont centrales pour comprendre la physique des disques, berceau des planètes. L'un des obstacles majeurs des modèles de formation planétaire est la compréhension actuellement limitée de l'évolution des disques protoplanétaires. Comprendre l'origine des planètes, que ce soit la formation des planétésimaux, la croissance des cœurs planétaires et leur évolution, ou encore la dynamique globale des disques, nécessite une excellente compréhension de la dynamique du gaz qui compose ces disques, couplée aux grains solides fortement dispersés. Il s'agit d'un vaste domaine de recherche qui s'appuie sur de multiples codes et méthodes numériques en dynamique des fluides. Le défi est de prendre en compte de manière cohérente les multiples échelles de taille qui sont en jeu pour former des planètes ce qui nécessite des résolutions spatiales très importantes. Ce projet de thèse vise à réduire le coût numérique des calculs par des méthodes innovantes d'optimisation. Il s'appuiera sur des outils d'apprentissage machine pour modéliser les plus petites échelles (sous-maille).

Fluid numerical simulations are central for the physics of planet forming disks. One of the major obstacles in planetary formation models is the currently limited understanding of these protoplanetary disks evolution. Explaining the origin of planets, from the formation of planetesimals, to the growth of planetary cores by accretion and their evolution, or the overall dynamics of disks, requires an excellent understanding of the gas dynamics, coupled with highly dispersed solid grains. This is a vast field of research, relying on multiple codes and numerical methods in fluid dynamics. Heavy numerical simulations are needed to study the dynamics of intermediate size solids only partially coupled to the gas and key for understanding planet formation. Such approach of coupled gas/dust dynamics is standard in the domain, but realistic simulations with high enough resolution to model both the small scales of the particles and the large scale evolution of the gaseous disk is out of reach for current numerical facilities. A subgrid model is needed. The project aims at accelerating the numerical simulations of coupled gas and dust dynamics in such rotating sheared flows thanks to a data driven approach based on hydrodynamical simulations.