Stage - Bac+5 - Simulation de la Diffusion Thermique pour le Contrôle Non Destructif H/F CEA

Modélisation de la thermographie infrarouge active pour le contrôle non destructif par méthode des éléments finis sur une grille raffinée localement

Contexte
La thermographie infrarouge active (TIA) est constituée de trois étapes : excitation thermique de la pièce sous contrôle (chauffe), diffusion de la chaleur apportée dans la pièce en profondeur, et observation au cours du temps de la carte thermique sur la surface de la pièce par une caméra infrarouge. S'il existe des anomalies dans la pièce perturbant la chauffe ou la diffusion de la chaleur dans celle-ci, elles peuvent être détectées sur l'image thermique si le contraste à la surface ainsi généré par rapport à une pièce saine est suffisamment grand. La TIA a gagné en intérêt ces dernières années parce que c'est une méthode sans contact et permettant des chaînes de contrôle automatisées et numérisées. Elle offre ainsi une alternative à des méthodes traditionnelles de contrôle, par exemple de pièces métalliques, qui nécessitent une inspection manuelle, et qui font intervenir des produits chimiques. Au sein du Laboratoire de Modélisation, Simulation et Analyse du CEA List, nous développons des outils de simulation pour la chaîne complète de la TIA.
Description du stage et objectifs
Concernant notre modèle de diffusion thermique, nous avons un code de calcul se basant sur le schéma Alternating Direction Implicit en temps, qui est très efficace, mais qui nécessite une discrétisation spatiale sur une grille. Or, le contrôle est décrit par plusieurs échelles très différentes, allant de quelques microns pour le défaut à plusieurs millimètres pour la perturbation de la chauffe, les deux bien plus petits encore que la zone de chauffe et de la pièce elle-même. La structure de grille entraîne alors une discrétisation très fine même dans les zones où les échelles à capturer sont beaucoup plus grandes, augmentant le temps de simulation considérablement sans gain de précision notable.
Le stagiaire interviendra sur la modélisation de la diffusion thermique sur une grille composite par la technique de la Local Defect Correction. Cette technique est une méthode itérative permettant de combiner dans la simulation une grille globale couvrant la pièce sous contrôle et une grille raffinée et localisée autour d'une zone d'intérêt. La solution globale fournit la condition de bord sur la grille locale, et la solution locale permet à son tour d'améliorer la solution globale à chaque itération.
Le stagiaire commencera par une étude bibliographique des méthodes utilisées et par la prise en main du code de calcul utilisé par notre équipe (en Matlab). Ensuite, il passera à la mise en oeuvre de la technique décrite ci-dessus et à sa validation, suivies par des études de convergence et de performance. Le stagiaire pourra ensuite comparer quelques variantes de cette méthode (différentes conditions de transmission, pas de temps plus petit sur la grille locale, etc.) selon le temp disponible.