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Optimisation de forme multi-objectif sur machines parallèles avec méta-modèles et coupleurs. Application aux chambres de combustion aéronautiques

Duchaine, Florent (2007) Optimisation de forme multi-objectif sur machines parallèles avec méta-modèles et coupleurs. Application aux chambres de combustion aéronautiques. (Multiobjective shape optimization on parallel architectures with metamodels and couplers. Application to aeronautical combustion chambers.)

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Abstract

Les normes drastiques sur les émissions d'espèces polluantes et la volonté de réduire les délais de mise sur le marché incitent les motoristes à repenser les concepts de la nouvelle génération de chambre de combustion ainsi que leurs méthodes de conception. Les codes de simulation numérique des écoulements turbulents réactifs, basés sur une approche de moyenne de Reynolds (RANS), sont utilisés depuis quelques années par les ingénieurs dans les phases de conception des foyer aéronautiques. Leur emploi a permis de réduire les temps et les coûts de conception en diminuant notamment le nombre d'essais expérimentaux. La manière d'utiliser ces outils demeure un point clef pour élaborer des environnements d'aide à la décision performants. Le but de ces travaux de thèse est de fournir une méthodologie basée sur des considérations issues de l'optimisation multi- bjectif pour développer un outil de conception automatisé qui intègre des codes de simulation numérique pour évaluer les configurations. En premier lieu, les études rapportées dans ce manuscrit concernent l'automatisation des procédures de simulation en insistant sur les aspects de génération automatique de maillage. Ensuite, le problème des temps de restitution liés à l'utilisation conjointe de techniques d'optimisation et de codes de calcul coûteux en ressources informatiques est adressé en proposant un algorithme basé sur des méta-modèles. L'outil final est construit à partir d'un coupleur de codes parallèles, lui conférant ainsi des caractéristiques intéressantes de performance et de flexibilité. Finalement, après divers tests de validation et d'évaluation, une application sur une chambre de combustion industrielle montre les capacités de la méthode à identifier des configurations prometteuses. ABSTRACT : Drastic norms on pollutant emissions and the need to reduce times to market encourage aeronautical engine manufacturers to reconsider the concepts of the next generation of combustion chamber as well as their design methodologies. Reactive and turbulent simulation codes based on the RANS approach have been used for a few years by engineers in the design cycle of aeronautical combustion chambers. Their use has allowed to reduce development times and costs mostly by decreasing the number of experimental tests. The way to integrate these tools is still a challenging point when the development of an efficient design framework is considered. The aim of this work is to provide a multiobjective optimization based methodology to develop a fully automated tool that evaluates design with simulation codes. First, the studies presented in this report deal with the automation of the simulation processes while insisting on the automatic mesh generation aspects. Then, to reduce the overall response time caused by the use of optimization technics with expensive simulation codes, a strategy based on metamodeling is proposed. The resulting tool is developed with a parallel code coupler offering performance and flexibility to the application. Finally, after some validations and evaluations on test cases, an application on an industrial combustor underlines the capacities of the mehod to identify promising designs

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Poinsot, Thierry
Uncontrolled Keywords:Optimisation multi-objectif - Calcul haute performance- Méta-modèles - Coupleur - Génération automatique de maillage - Chambre de combustion. KEYWORDS : Multiobjective optimization - High performance computing - Metamodels - Coupler - Automatic mesh generation - Combustion chamber
Subjects:Hydraulics > Fluid mechanics
Hydraulics > Fluid dynamics
Deposited On:29 May 2008

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