Simon CALDERAN
A research engineer with a PhD in computer science, Simon Calderan works in a CEA’s R&D team, whose aim is to develop meshing methods and tools for HPC numerical simulation codes.
His activities include integrating research work into tools such as Magix3D by developing user-interactive HMIs to guide automatic/semi-automatic algorithms to speed up the engineering time needed to design block-structured hexahedral meshes.
Abstract
Quad meshing is a very well-studied domain for many years. Although the problem can generally be considered solved, many approaches do not provide adequate inputs for Computational Fluid Dynamics (CFD) and, in our case, hypersonic flow simulations. Such simulations require very strong monitoring of cell size and direction. To our knowledge, engineers do this manually with the help of interactive software. In this work we propose an automatic algorithm to generate full quadrilateral block structured mesh for the purpose of hypersonic flow simulation. Using this approach we can handle some simulation input like the angle of attack and the boundary layer definition. We will present here 2D results of computation on a hypersonic vehicle using the meshes generated by our method.
SIAM International Meshing Roundtable, 2023
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Abstract
Nowadays for real study cases, the generation of full block structured hexahedral meshes is mainly an interactive and very-time consuming process realized by highly-qualified engineers. To this purpose, they use interactive software where they handle and modify complex block structures with operations like block removal, block insertion, O-grid insertion, propagation of block splitting, propagation of meshing parameters along layers of blocks and so on. Such operations are error-prone and modifying or adding an operation is a very tedious work. In this work, we propose to formally define hexahedral block structures and main associated operations in the model of n-dimensional generalized map. This model provides topological invariant and a systematic handling of geometric data that allows us to ensure the expected robustness.
Thèse de Doctorat de l'Université de Paris-Saclay, 2022
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Abstract
Les codes de simulation numérique reposant sur des méthodes de type éléments et volumes finis requièrent de discrétiser le domaine étudié – par exemple une pièce mécanique telle qu’un moteur, une aile d’avion, une turbine, etc. – à l’aide d’un maillage. En dimension 3, un maillage est un ensemble composé d’éléments volumique simples, le plus souvent des tétraèdres ou des hexaèdres, qui partitionnent le domaine d’étude. Le choix de tétraèdres ou d’hexaèdres est principalement dicté par l’application (interaction fluide-structure, hydrodynamique, etc.). Si la génération automatique de maillages tétraédriques est un processus relativement maîtrisé aujourd’hui, générer des maillages hexaédriques est toujours un problème ouvert. Ceci est problématique pour les applications qui justement nécessitent impérativement des maillages hexaédriques puisque leur génération se fait de façon semi-automatique, ce qui peut prendre plusieurs semaines à plusieurs mois de temps ingénieur ! Alors que le temps consacré au processus de simulation numérique à proprement parler tend à diminuer du fait de la puissance des machines utilisées, le goulot d’étranglement est désormais dans la préparation des données, à savoir obtenir un modèle de CAO adapté au calcul, puis en générer un maillage.C’est dans ce contexte que s’inscrit la thèse proposée en suivant une approche hybride mêlant :1. Le développement d’algorithmes (semi)-automatiques pour générer et modifier des maillages hexaédriques structurés par blocs ;2. La mise en place d’un logiciel graphique interactif dédié à la manipulation de structures de blocs. Les mécanismes d’interaction seront en outre utilisés pour guider les algorithmes dans leurs prises de décision, que ce soit à l’initialisation (critères à apposer sur des entités particulières de CAO) ou en cours d’algorithme (décision entre plusieurs options sur lesquelles l’algorithme ne peut se prononcer seul).L’objectif de cette thèse n’est donc pas de fournir une solution automatique universelle, ce qui semble inatteignable actuellement, mais plutôt de réduire le temps ingénieur consacré à la génération du maillage en fournissant des outils plus adaptés. Dans cette optique, nous proposons de placer l’étude dans le prolongement de [LED10, KOW12, GAO15, GAO17], où est considéré le problème de simplification et d’enrichissement de maillages hexaédriques par insertion et suppression de couches de mailles. Dans tous ces travaux, les algorithmes proposés sont des algorithmes simples de type « glouton » où le maillage est modifié pas à pas pour converger vers une solution finale Ef : A chaque étape Ei, on fait l’hypothèse que la « meilleure » solution Ef sera obtenue en faisant le choix « optimal » pour Ei. Or en recherche opérationnelle, une telle approche est connue comme perfectible dès lors que le problème d’optimisation traité est non linéaire. L’idée est donc d’utiliser des approches usuelles en recherche opérationnelle et plus spécifiquement des systèmes multi-agents, couplées à des outils interactifs, pour permettre la génération de structures de blocs sur des CA0 complexes.