code_saturne

code_saturne

code_saturne, développé par la R&D d’EDF, est un logiciel open-source de simulation en mécanique des fluides.

À propos de code_saturne

code_saturne est un solveur de mécanique des fluides numérique (CFD) libre et open-source, développé par la direction Recherche & Développement d’Électricité de France (EDF).

Distribué sous licence GNU General Public License (GPL) depuis 2007, il repose sur une méthode robuste de volumes finis colocalisés et est conçu pour la simulation d’écoulements complexes à l’échelle industrielle et académique.

Logiciel CFD open-source haute performance

code_saturne est conçu pour des simulations massivement parallèles sur des systèmes HPC modernes. Il s’appuie sur le parallélisme distribué (MPI), avec un support optionnel du parallélisme mémoire partagée (OpenMP), garantissant une excellente scalabilité depuis les stations de travail d’ingénierie jusqu’aux supercalculateurs.

Sa stratégie de décomposition de domaine, fondée sur des méthodes avancées de partitionnement de maillage (ParMETIS, PT-SCOTCH) et sur une gestion par cellules fantômes (ghost cells), assure des performances parallèles efficaces et robustes.

code_saturne est couramment utilisé pour :

  • Des simulations industrielles de 10 à 50 millions de cellules
  • Des cas de production à grande échelle dépassant 200 millions de cellules
  • Des calculs au-delà du milliard de cellules sur plusieurs milliers de processus MPI

Reconnu comme faisant partie de la suite européenne de benchmarks UEABS, code_saturne a démontré une forte scalabilité sur les principales infrastructures HPC.

Le support de l’accélération GPU est actuellement en cours de développement, afin d’étendre les performances aux architectures de calcul hétérogènes.

Capacités avancées en modélisation physique des écoulements

Conçu pour des applications industrielles exigeantes ainsi que pour la recherche académique, code_saturne permet la simulation d’écoulements complexes en 2D, 2D axisymétrique et 3D.

code_saturne résout les équations de Navier–Stokes avec transport scalaire pour des écoulements :

  • Stationnaires ou instationnaires
  • Laminaires ou turbulents
  • Incompressibles ou faiblement compressibles
  • Isothermes ou avec couplage thermique

Son architecture flexible permet de traiter un large éventail de problématiques multiphysiques au sein d’un cadre unifié.

Modélisation de la turbulence

Une gamme complète de modèles de turbulence est disponible, notamment :

  • Modèles RANS (Reynolds-Averaged Navier–Stokes)
  • Modèles LES (Large Eddy Simulation)

Cette polyvalence rend code_saturne adapté aussi bien aux études de conception industrielle qu’aux simulations de recherche à haute fidélité.

Modules multiphysiques dédiés

code_saturne intègre des modules spécialisés pour des applications industrielles avancées :

  • Combustion : Modélisation de la combustion gaz, charbon pulvérisé, fioul lourd et biomasse.
  • Transfert radiatif : Modélisation du transfert radiatif semi-transparent pour les systèmes à haute température.
  • Écoulements atmosphériques : Air sec ou humide, incluant microphysique et microchimie, adaptés aux études environnementales et urbaines.
  • Effet Joule et arcs électriques : Modélisation du courant alternatif triphasé, des forces électromagnétiques et de la dynamique instationnaire des arcs pour des applications électriques et aéronautiques.
  • Interaction rotor/stator : Outils dédiés aux machines hydrauliques et aux équipements tournants.
  • Écoulements faiblement compressibles : Traitement efficace des régimes à faible nombre de Mach.
  • Magnétohydrodynamique : Couplage entre champs électromagnétiques et écoulements fluides.
  • Suivi de particules : Modélisation lagrangienne de particules polydispersées incluant évaporation, transfert thermique, dépôt et impact.

Son cadre numérique prend en charge des maillages totalement non structurés et est optimisé pour le calcul parallèle à grande échelle, le rendant adapté aussi bien aux études de conception qu’aux simulations scientifiques de haute précision.

Grâce à son architecture ouverte et à ses capacités multiphysiques extensibles, code_saturne constitue une plateforme CFD transparente, scalable et de niveau industriel pour les secteurs de l’énergie, de l’environnement, de l’aéronautique et de l’industrie manufacturière.

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