La prédiction en temps réel de la dispersion
accidentelle d'un polluant dans l'air
F. Cayré, N. Chauvat – LogilabF. Cayré,...
NAFEMS France - 7 juin 2012 2
Acteurs du projet
● Total Exploration & Production
● Fluidyn France : simulation numérique
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Prédire la fuite d'un polluant sur
une plate-forme pétrochimique
● Objectif
● fournir une ca...
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Stratégie développée
par Fluidyn
● Méta-modèle numérique 3D
● En amont, réalisation de nombr...
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Difficultés informatiques
liées à cette application
● Puissance de calcul / stockage
● 1 cal...
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Solution technique développée
par Logilab : Simulagora
● Basé sur le « cloud » public
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Utilisation de Fluidyn Panache
dans Simulagora (1/3)
[Logilab] Journée 1
● Installation du c...
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Utilisation de Fluidyn Panache
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● Journée 2 : Lancement des calculs
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Utilisation de Fluidyn Panache
dans Simulagora (3/3)
● Journée 3 : Suivi et visu des résulta...
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Résultats (1/2)
Illustration de la complexité des
écoulements
● Visualisation des vecteurs ...
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Résultats (2/2)
● Exemple de résultat de dispersion
● Temps de calcul < 15 minutes
● 2 à 5 ...
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Conclusions de l'étude
● Mise en œuvre réussie de Fluidyn Panache dans Simulagora
● Sur un ...
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Intérêts de la plate-forme
Simulagora
Cluster maison Cloud seul Simulagora
Coûts de mainten...
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Développements futurs
de Simulagora
● Selon vos demandes
● Ce produit répond à votre besoin...
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Simulagora au service d'un grand défi industriel

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Simulagora au service d'un grand défi industriel

  1. 1. La prédiction en temps réel de la dispersion accidentelle d'un polluant dans l'air F. Cayré, N. Chauvat – LogilabF. Cayré, N. Chauvat – Logilab M. Le Guellec, A. Tripathi – Fluidyn FranceM. Le Guellec, A. Tripathi – Fluidyn France J.M. Libre – Total E&PJ.M. Libre – Total E&P La simulation dans les nuages au service d'un grand défi industriel
  2. 2. NAFEMS France - 7 juin 2012 2 Acteurs du projet ● Total Exploration & Production ● Fluidyn France : simulation numérique ● Édition de logiciel de simulation (CFD, multi-physiques) ● Études & expertises en simulation ● Secteurs : environnement, risques industriels ● Logilab : services en informatique ● Gestion des connaissances, Web Sémantique ● Simulation numérique, cloud computing, informatique scientifique ● Langage Python, logiciel libre
  3. 3. NAFEMS France - 7 juin 2012 3 Prédire la fuite d'un polluant sur une plate-forme pétrochimique ● Objectif ● fournir une cartographie prédictive du nuage toxique pour l'aide à la décision ( < 15 minutes) ● Difficultés ● Site étendu ( > 1km²) et très encombré (site de Lacq) écoulements complexes→ ● Influence météo (mesures stations temps réel) écoulements instationnaires, prédiction temps réel→ ● Localisation de la fuite via capteurs sur site détermination complexe des conditions aux limites→ ● Conséquences ● Sur site : évacuation, confinement, arrêt process, etc. ● Dans l'environnement : protection population, gestion de l'urgence avec les autorités
  4. 4. NAFEMS France - 7 juin 2012 4 Stratégie développée par Fluidyn ● Méta-modèle numérique 3D ● En amont, réalisation de nombreux calculs 3D simulant une variété de conditions météo ● Détermination probabiliste des caractéristiques de la fuite ● En amont, base de données de fonctions de transfert entre les N sources potentielles et les M capteurs disposés sur site ● Pendant l'accident : reconstruction de la fuite par inférence bayésienne sur la base des concentrations détectées et de la météo ● Calcul 3D de la dispersion en temps réel ● Écoulement instationnaire issu de la base de données ● Dispersion en utilisant un modèle mixte particules/ bouffées Calcul du terme source Dispersion
  5. 5. NAFEMS France - 7 juin 2012 5 Difficultés informatiques liées à cette application ● Puissance de calcul / stockage ● 1 calcul 3D = 15h de calcul sur 8 processeurs ● Base de données complète (180 calculs) : – 21 600h d'un processeur – 80 Go de données ● Temps de restitution ● Sur une machine à 8 processeurs : 3 mois ● Sur 60 machines (480 processeurs) : 2 jours ● Sûreté & disponibilité des données ● Ces données ont une valeur importante (temps de calcul, temps ingénieur, équipement, etc.) ● Leur indisponibilité n'est pas envisageable en cas d'accident
  6. 6. NAFEMS France - 7 juin 2012 6 Solution technique développée par Logilab : Simulagora ● Basé sur le « cloud » public ● Moyens de calcul et de stockage distribués ● Puissance énorme disponible en permanence ● Mobilisation immédiate des moyens de calcul ● Stockage illimité, sûreté des données optimale ● Aujourd'hui : Amazon Web Services ● Interface utilisateur : portail WEB de gestion des calculs ● Accessibilité totale dans le temps et l'espace ● Aucune compétence et aucun matériel spécifique nécessaire ● Assure traçabilité et reproductibilité des calculs ● Fonctionnalités avancées – Intégration de scripts utilisateurs – enchaînements de calculs – travail collaboratif ServeurNavigateur Cloud Simulagora WWW
  7. 7. NAFEMS France - 7 juin 2012 7 Utilisation de Fluidyn Panache dans Simulagora (1/3) [Logilab] Journée 1 ● Installation du code et du serveur de licences ● Mise au point du script de lancement de calcul sur un cas-test fourni par Fluidyn France [Fluidyn] Journée 1 ● Réception de la dernière géométrie du site ● Retouches du maillage (hybride, 3 blocs imbriqués, 2 millions de mailles) et des CLs
  8. 8. NAFEMS France - 7 juin 2012 8 Utilisation de Fluidyn Panache dans Simulagora (2/3) ● Journée 2 : Lancement des calculs ● Transfert des données réelles – Direct vers Amazon (perfos) – Reprise sur erreur avec checksum (par morceaux de 5Mo) ● Mise au point du calcul de référence – Formulaire WEB simple : choix du type de machine notamment – Saisie du paramètre windrose (numéro de fichier météo) ● Préparation & lancement de l'étude paramétrique – Même style : choix du calcul de référence, saisie des valeurs de windrose à parcourir – Génération automatique des calculs, puis lancement simultané de tous les calculs
  9. 9. NAFEMS France - 7 juin 2012 9 Utilisation de Fluidyn Panache dans Simulagora (3/3) ● Journée 3 : Suivi et visu des résultats ● Suivi – Pas besoin de quitter son navigateur – Possibilité de se connecter directement en ssh en fournissant une clef publique ● Convergence – Vérifiée en temps réel – Le calcul peut être arrêté si nécessaire – Pour notre application : 6 ordres de grandeurs sur la pression, 3 sur la vitesse et les grandeurs turbulentes (k, ε) OK→ ● Temps de calcul – 30 calculs réalisés pour la démonstration – 360 heures sur 30 machines 8 cores ● Temps de restitution total (lancement & sauvegarde comprise) – 13 heures
  10. 10. NAFEMS France - 7 juin 2012 10 Résultats (1/2) Illustration de la complexité des écoulements ● Visualisation des vecteurs vitesse sur site, près du sol ● Influence des éléments 3D du terrain sur les écoulements
  11. 11. NAFEMS France - 7 juin 2012 11 Résultats (2/2) ● Exemple de résultat de dispersion ● Temps de calcul < 15 minutes ● 2 à 5 fois plus rapide que le réel ● Méthodologie ● Sélection en temps réel parmi les écoulements 3D selon la météo, qui varie dans le temps ● Modèle mixte lagrangien stochastique et bouffées 3 4 1 2
  12. 12. NAFEMS France - 7 juin 2012 12 Conclusions de l'étude ● Mise en œuvre réussie de Fluidyn Panache dans Simulagora ● Sur un cas industriel de haute technicité – Modélisation CFD 3D sur maillage fin – Calcul 3D rapide de la dispersion ● Illustrant les grandes capacités de la plate-forme – Puissance de calcul disponible grâce au cloud Amazon – Simplicité d'utilisation du portail WEB – Temps de restitution global record – Suivi de l'avancement et de la convergence en interactif – Le tout à l'aide d'un simple navigateur internet
  13. 13. NAFEMS France - 7 juin 2012 13 Intérêts de la plate-forme Simulagora Cluster maison Cloud seul Simulagora Coûts de maintenance --- + +++ Coûts de calcul +++/-- ++ + Disponibilité ++/-- ++ ++ Puissance ++/-- +++ +++ Souplesse d'utilisation +/--- +++ ++ Temps de restitution +/- ++ +++
  14. 14. NAFEMS France - 7 juin 2012 14 Développements futurs de Simulagora ● Selon vos demandes ● Ce produit répond à votre besoin : exprimez-le ! ● Logilab pratique les méthodes de développement « agiles » ● Axes de développement prévus ● Travail collaboratif – Partage de données, co-réalisation de calculs – Co-rédaction de rapports liés aux données – Gestion de la sous-traitance de calculs ● Enchaînements de calcul & Optimisation – Modeleur géométrique, mailleur, pré- et post- traitements intégrés à la plate-forme (exemple : Salomé) – Optimisation sous contraintes avec des librairies Open Source (Scipy.Optimize, SciLab)

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