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La simulation numérique est un élément essentiel pour porter la performance de différents métiers d’EDF au meilleur niveau mondial et maitriser les risques associés à l’activité industrielle du Groupe. EDF et sa R&D ont toujours été en pointe dans ce domaine. Contrairement à une simulation par maquette, la simulation numérique repose sur l’utilisation de la puissance de calcul des ordinateurs. Il s’agit de traduire une situation donnée en un modèle mathématique, introduit ensuite dans un logiciel. En utilisant la simulation avec différents jeux de paramètres, on peut alors prévoir des phénomènes complexes, obtenir des informations non directement mesurables, extrapoler les mesures et informations disponibles, ou bien encore explorer des domaines inaccessibles ou des situations accidentelles, comme pour les réacteurs nucléaires. Bien entendu, la simulation doit être très fortement adossée à l’expérimental : l’expérimentation reste essentielle pour valider les modèles et leur implantation numérique ainsi que pour identifier les paramètres des différents modèles qui sont utilisés.

L’essor de la simulation numérique est lié à celui de l’informatique. Depuis les années 1950, la simulation numérique et les capacités de calcul ont donc progressé en parallèle et EDF a toujours disposé d’une des plus grosses puissances de calcul en Europe. Aujourd’hui, avec les supercalculateurs Ivanoé – iDataPlex (37ème dans le top 500 des supercalculateurs les plus rapides au monde fin 2010) et Frontier 2 – Blue Gene/P (76ème), EDF reste bien placée dans le calcul hautes performances et même dans le peloton de tête des entreprises industrielles.

La simulation numérique a pour sa part envahi tous les domaines : physique, chimie, biologie, médecine, génie civil… A partir des années 1970, EDF a ainsi modélisé les réseaux électriques ou des éléments de barrages. Peu à peu, on est passé d’espaces de simulation simplifiés à une dimension puis deux dimensions avant d’aboutir dans les années 1980 à une représentation réaliste tridimensionnelle complète. Si les années 90 on vu l’essor des simulations couplant plusieurs phénomènes physiques, on passe aujourd’hui de plus à des couplages d’échelles spatiales ou temporelles tout en poursuivant les progrès dans la prise en compte de phénomènes complexes non linéaires et en cherchant à modéliser l’incertain.

La réussite d’une simulation numérique dépend d’une chaîne complète de compétences et d’outils qu’il ne faut pas réduire aux seuls compétences et outils en informatique, même si ceux-ci jouent un rôle central. Il faut d’abord construire des modèles physiques qui transcrivent la réalité en équations mathématiques. Il faut ensuite analyser les équations produites et développer des logiciels qui les utilisent, puis, constamment adapter l’architecture de résolution aux architectures des calculateurs. L’enjeu d’aujourd’hui est de pouvoir tirer partie des architectures massivement parallèles pour le calcul hautes performances. Enfin, il faut savoir traiter et rendre compréhensibles les milliards de données calculées. Cependant, une dernière étape est nécessaire : c’est l’étape de construction de méthodologie d’études, c'est-à-dire des enchainement de choix de modélisation, d’hypothèses physiques et de définition des quantités d’intérêt pour l’ingénieur dans une situation donnée. C’est à cette condition que la simulation peut pleinement jouer son rôle d’aide à la décision, en complément de son rôle d’exploration des phénomènes physiques.

EDF s’appuie sur la simulation dans de très nombreux domaines, qu’il s’agisse de la production nucléaire, thermique ou hydraulique (analyse des mécanismes de vieillissement des matériaux, compréhension des accidents graves, justifications réglementaires, optimisation des process) ou encore des énergies renouvelables, des réseaux, de l’environnement (maitrise des rejets des centrale, analyse des écoulements en rivière ou maritime), ou encore d’analyses de risques marché ou d’optimisation de la production pour n’en citer que quelques uns. De nombreux logiciels ont été développés à l’initiative d’EDF R&D et bien souvent en partenariat (université, CEA, instituts techniques, …). Cet effort de développement est justifié par les spécificités du modèle industriel d’EDF d’une part, et par la nécessaire réactivité qu’impose le recours à la simulation pour traiter les problèmes urgents qui se posent à l’entreprise d’autre part.

Aujourd’hui cependant, pour aborder des simulations de complexité et de volume croissants et pour en garantir la validité et la qualité scientifique, l’avenir ne se conçoit qu’en s’insérant dans la communauté mondiale, avec un développement en partenariat. C’est pourquoi, la voie de l’open source (logiciel libre) a été choisie pour certains codes. Elle permet en effet:

• L’amélioration et la validation des logiciels, par l’émergence d’une très large communauté d’utilisateurs ;
• Le partage des efforts de développement ;
• Une meilleure collaboration par la capitalisation des résultats qu’elle autorise dans un code pérenne et partagé ;
• Une diffusion plus aisée des méthodes voire des standards.

Dans le domaine de la simulation, un code de calcul « seul et opaque » ne dégage aucune valeur ajoutée, c’est dans son développement et son utilisation intelligente et maitrisée que celle-ci se crée. Pour cette raison, la collaboration la plus large et la diffusion en open source ne sont nullement antinomiques de compétition et d’avantage concurrentiel : collaborer pour construire l’écosystème de la simulation, mais bâtir ensuite des stratégies spécifiques et propriétaires d’utilisation reste probablement le modèle le plus performant face aux exigences d’efficacité que tout groupe industriel a devant lui.

> Département AMA (2625Kb)
(Analyses Mécaniques et Acoustique)
> Département LNHE (2280Kb)
(Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement)
> Département MFEE (2409Kb)
(Mécanique des Fluides, Énergies et Environnement)
> Département MMC (2433Kb)
(Matériaux et Mécanique des Composants)
> Département SINETICS (1879Kb)
(SImulation NEutronique, Technologies de l’Information et Calcul Scientifique)
> Département STEP (2880Kb)
(Simulation et Traitement de l’information pour l’Exploitation des systèmes de Production)
> Département THEMIS (3251Kb)
(TecHnologie Et Modélisationdes Infrastructures du Système électrique)