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Développement d’une méthode de décalage fréquentiel pour le calcul des instabilités de combustion.

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Diplôme  : master ou école d’ingénieur
Start date : 1er mars 2018
Mission duration : 6 mois
Salaire mensuel  : 650 euros

Contexte :

L'équipe CFD (Mécanique des Fluides Numérique) travaille avec l'ensemble des sociétés du groupe SAFRAN afin de comprendre, anticiper ou supprimer les instabilités thermo-acoustiques dont les moteurs aéronautiques peuvent être le siège. Ces instabilités résultent du couplage entre les modes acoustiques de la chambre de combustion et de son environnement (compresseur, turbine, …) et les fluctuations de dégagement de chaleur issues de la flamme de kérosène. Le CERFACS développe depuis une vingtaine d'années une gamme complète d'outils numériques permettant d'analyser ces instabilités : simulation aux grandes échelles, solveur d'Helmholtz, modèles de bas ordre numérique ou analytique.

Description :

L'approche dite de Helmholtz consiste à résoudre une équation pour les perturbations acoustiques linéarisées afin de déterminer la forme, la fréquence et le taux d'amplification des modes thermo-acoustiques d'un moteur. Le logiciel AVSP développé au CERFACS permet de résoudre cette équation dans l'espace fréquentiel sur un maillage 3D reproduisant la complexité géométrique de la chambre de combustion. Cet outil est aujourd'hui suffisamment complet (conditions limites complexes, liners multi-perforés, couplage avec la flamme, …) et industrialisé (interface graphique) pour être utilisé en milieu industriel. Il fournit en quelques minutes/heures seulement les informations sur les modes basse fréquence d'une configuration industrielle quelconque. Pour certaines applications, seuls les modes de fréquence supérieure à une valeur seuil f0 sont intéressants, mais AVSP n'est pas à ce jour capable de déterminer ceux-ci de manière efficace. L'objectif du stage est donc de mettre en place une stratégie de décalage fréquentiel permettant d'éviter de calculer l'ensemble des modes inférieurs à f0. Un prototypage de la méthode sera tout d'abord réalisé sous Matlab à partir d'un cas représentatif issu du solveur d'Helmholtz; l'implémentation effective dans AVSP, avec prise en compte des contraintes liées au calcul parallèle, sera envisagée dans un second temps. Ce travail se fera avec  les développeurs d'AVSP dans le cadre d'une collaboration entre l'équipe CFD du CERFACS et l'équipe projet HiePACS de INRIA Bordeaux qui apportera notamment son expertise sur les algorithmes parallèles pour l'algèbre linéaire.

Contacts :

Name: Giraud Luc
Phone: +33 5 61 19 30 25 // +33 5 24 57 41 10
Email: luc.giraud[at]inria.fr

Name: Staffelbach Gabriel
Phone: +33 5 61 19 30 90
Email: Gabriel.staffelbach[at]cerfacs.fr