Simulation numérique de l'interaction d'une impulsion laser nanosec avec un matériau diélectriq[...]

Intitulé de l'offre

Simulation numérique de l'interaction d'une impulsion laser nanosec avec un matériau diélectrique H/F

Durée du contrat (en mois)

1 an + 2 x 1 an renouvelables

Localisation du poste

France, Nouvelle-Aquitaine, Gironde (33) – Le Barp

Entité de rattachement

La Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA. Organisme inclusif, le CEA est handi‑accueillant : nos emplois sont ouverts à toutes et tous.

Objet du poste

Un des sujets d'étude du Centre d’Études Scientifiques et Techniques d’Aquitaine (CEA‑CESTA) concerne l’endommagement mécanique de céramiques poreuses induit par des impacts de micro débris ou lors d’irradiations laser. L’énergie déposée à la surface du matériau génère une onde de choc hydrodynamique pouvant engendrer des niveaux de contraintes mécaniques supérieurs au seuil de rupture du matériau. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu et améliorer la résistance des matériaux à ces sollicitations, une stratégie de modélisation multi‑physique/multi‑échelle est développée dans le laboratoire.

Description de l'offre

Les mécanismes physiques mis en jeu sont les suivants :

• l’impulsion laser excite les électrons (gain d’énergie), qui modifient en retour les propriétés optiques du matériau et la propagation laser elle‑même. Il s’agit d’une interaction non linéaire amplifiée par les pores du matériau.
• le dépôt d’énergie laser dépend des dynamiques couplées des électrons et de l’impulsion laser, affectées par la porosité. Il induit des gradients de température et de pression, formant une onde de choc.
• la propagation de l’onde de choc modifie la structure du matériau, pouvant changer la géométrie des pores, influençant alors le dépôt d’énergie.
• le système nécessite de coupler hydrodynamique et dynamique des électrons avec une version simplifiée des équations de Maxwell en deux dimensions d’espace.
• la résolution numérique implique les équations d’Euler, d’un taux électronique et d’une version simplifiée des équations de Maxwell.

L’objectif du post‑doctorat est de modéliser et d’étudier ce système complexe. La première partie du travail est numérique. Elle consiste à coupler un code de dépôt d’énergie laser (Bourdineaud et al, Phys. Rev. E 111, ) à un code hydrodynamique (Lefebvre et al, Nucl. Fusion. 59, )).

Les études physiques seront réalisées sur base de ce développement, en considérant d’abord le cas homogène comme référence, puis en introduisant la porosité avec différentes caractéristiques. La formation du choc sera alors étudiée et comparée au cas de référence afin de mieux comprendre les mécanismes d’interaction et proposer des caractéristiques innovantes de la porosité pour augmenter la résistance mécanique des matériaux dans ces conditions extrêmes.

Moyens / Méthodes / Logiciels

La connaissance du langage Fortran est souhaitée.

Profil du candidat

Le candidat devra être titulaire d’un doctorat en physique ou en mathématiques appliquées, avec une forte composante en simulation numérique.

La connaissance du langage Fortran est souhaitée.