code_saturne

Logiciel open source de mécanique des fluides numérique (CFD)
code_saturne splash illustration with logo and 3D simulations
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code_saturne

Logiciel open source de mécanique des fluides numérique (CFD)

code_saturne, c'est quoi ?

code_saturne est un logiciel open source de simulation, développé par EDF pour répondre aux enjeux industriels de la mécanique des fluides numérique (CFD), en permettant la simulation d'écoulements turbulents, de transferts thermiques et de phénomènes de combustion dans des géométries complexes, pour des applications dans les domaines de l'énergie et de l'ingénierie.
Initié en 1997, le logiciel a été progressivement ouvert à la communauté et est distribué depuis 2007 sous licence libre GNU GPL, garantissant une utilisation sans coût de licence et un accès complet au code source.
code_saturne résout les équations de Navier-Stokes en utilisant la méthode des volumes finis. Il est capable de simuler des écoulements incompressibles ou compressibles, stationnaires ou instationnaires de manière réaliste, afin d'être représentatif des contextes industriels les plus exigeants.
Pour cela, il intègre un large éventail de modèles avancés : turbulence (RANS, LES), transferts thermiques, écoulements multiphasiques, combustion, rayonnement et transport d’espèces. Cette richesse fonctionnelle permet de traiter des phénomènes fortement couplés, représentatifs des systèmes industriels réels.
Le caractère open source de code_saturne constitue un atout majeur pour les industriels. L’accès au code source assure une transparence totale des modèles physiques et numériques, facilitant l’audit des méthodes, la compréhension des résultats et l’adaptation du logiciel à des besoins spécifiques. L’ouverture du code favorise également une amélioration continue grâce aux contributions et aux retours d’une communauté active d’utilisateurs et de développeurs, tout en renforçant la qualité et la fiabilité du logiciel.
Capitalisant plusieurs décennies de développement, code_saturne s’appuie sur une architecture logicielle robuste, une vaste base de cas-tests et un processus rigoureux de Vérification et Validation (V&V) qui garantissent la robustesse des résultats produits.
Conçu pour le calcul haute performance, il supporte la parallélisation MPI et peut être déployé efficacement sur des clusters ou des environnements cloud, sans surcoût lié aux licences. Cette capacité à monter en charge, combinée au modèle open source, permet aux industriels de lancer massivement des simulations de conception, d’optimisation ou de sûreté à un coût maîtrisé.

Les applications de code_saturne

Grâce à sa polyvalence et à la richesse de ses modèles physiques, code_saturne est utilisé dans de nombreux secteurs industriels et scientifiques. Quelques exemples d’applications majeures :
3D representation of a structure

Énergie & systèmes thermohydrauliques

Dans le domaine de l’énergie, code_saturne est un outil clé pour la simulation thermohydraulique des systèmes complexes tels que les échangeurs de chaleur, circuits de refroidissement, chaudières, turbines ou composants nucléaires. Il permet de modéliser finement les écoulements turbulents et les transferts thermiques, y compris en régime transitoire et dans des configurations industrielles réalistes.

En fournissant une compréhension détaillée des champs de vitesse et de température, code_saturne aide les industriels à optimiser le rendement thermique, à réduire les marges conservatrices et à renforcer la sûreté des installations. Sa capacité à traiter des modèles de grande taille en calcul haute performance en fait un outil particulièrement adapté aux études de conception, d’optimisation et de justification réglementaire.

3D representation of a structure

Aéraulique, hydraulique & procédés industriels

Dans les domaines de l’aéraulique et de l’hydraulique, code_saturne est utilisé pour la simulation d’écoulements internes et externes tels que les réseaux de ventilation, les conduites, les canaux, les écoulements à surface libre ou les configurations multiphasiques. Il permet de caractériser précisément les pertes de charge, les zones de recirculation, les phénomènes de mélange et les structures turbulentes, même dans des géométries industrielles complexes.

Dans l’industrie des procédés, code_saturne constitue un outil de choix pour la modélisation de systèmes multiphysiques combinant écoulements turbulents, transferts thermiques et réactions chimiques. Ces simulations apportent une compréhension fine du fonctionnement des équipements, facilitent l’optimisation des performances, la réduction des risques opérationnels et la prise de décision lors des phases de conception ou d’exploitation.

Plots with time steps

Écoulements atmosphériques & dispersion de polluants

code_saturne est également utilisé pour la simulation des écoulements atmosphériques et de la dispersion de polluants à l’échelle locale ou industrielle. Il permet de modéliser le transport et la diffusion de contaminants gazeux ou particulaires sous l’effet de la turbulence atmosphérique, de la stratification thermique et des conditions météorologiques.

Ces simulations sont mises en œuvre pour analyser l’impact de rejets accidentels ou continus, évaluer l’exposition des populations et des installations, et appuyer les études d’impact environnemental et de sûreté. Grâce à ses capacités de calcul haute performance et à ses modèles de turbulence avancés, code_saturne permet de traiter des domaines de grande taille intégrant des géométries complexes, tels que des sites industriels, des zones urbaines ou des infrastructures sensibles.

Plots with time steps

Recherche & enseignement

Grâce à son caractère open source, code_saturne est largement utilisé dans la recherche académique comme plateforme de développement et de validation de modèles avancés en mécanique des fluides. Il constitue un support privilégié pour l’étude de nouvelles approches en turbulence, combustion et multiphysique, en offrant un accès direct aux modèles numériques et à leur implémentation.

Dans le cadre de l’enseignement supérieur, code_saturne est utilisé pour former les étudiants à la mécanique des fluides numérique à partir d’un outil industriel éprouvé. Son absence de coût de licence et la richesse de sa documentation facilitent son intégration dans les cursus, tout en préparant les futurs ingénieurs aux usages professionnels de la CFD.

La communauté et les événements code_saturne

Le développement de code_saturne est rythmé par des versions régulières intégrant de nouvelles fonctionnalités, des améliorations de performances et des correctifs validés par une batterie de cas-tests. Cette dynamique garantit une évolution continue du logiciel tout en maintenant un haut niveau de robustesse.
La communauté code_saturne se structure également autour d’événements et d’échanges techniques. Des journées utilisateurs, workshops et séminaires techniques permettent aux utilisateurs industriels, chercheurs et développeurs de partager leurs retours d’expérience, de découvrir les nouveautés du code et d’échanger sur les orientations futures du projet.
En complément, les forums et listes de diffusion constituent un espace d’entraide très actif, où débutants et utilisateurs avancés peuvent poser des questions, partager des méthodologies et bénéficier de l’expertise directe des développeurs. Cette proximité entre utilisateurs et concepteurs est l’un des atouts majeurs du modèle open source porté par code_saturne.

Ressources

Liens utiles