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Première simulation haute fidélité 360 degrés d’un moteur complet

Dans le cadre du projet PRACE FULLEST (First fUlL engine computation with Large Eddy SimulaTion), fruit d’une collaboration entre le CERFACS, SAFRAN et AKIRA Technologies, le post doctorant Dr. C. Pérez Arroyo (en post-doctorat au Cerfacs) a réalisé sous la direction de Dr. J. Dombard la première simulation haute fidélité au monde d'une partie de moteur complet (du fan à la chambre de combustion). Il s’agit d’une simulation aux grandes échelles intégrée d'environ deux milliards de cellules sur les trois instances, réalisée avec le code AVBP du CERFACS. Le coût CPU est bien sûr important mais reste raisonnable pour ce type de simulation, avec environ 1 tour de fan sur 4/5 jours sur 14400 coeurs Skylake.

Les post traitements sont en cours et montrent déjà, entres autres phénomènes complexes, une interaction forte entre le compresseur haute pression et la chambre de combution (cf papier à paraitre GT2020-16288 C. Pérez Arroyo et al ).

Ci-dessous une vidéo d’un quart de tour fan montrant: dans le fan une isosurface à mi hauteur de veine colorée par le nombre de Mach, dans le compresseur haute pression un gradient de densité, dans le contournement de la chambre de combustion la pression statique et dans le tube à flamme un champ de température. Il s’agit d’une simulation aux grandes échelles intégrée d'environ deux milliards de point sur les trois instances, réalisée avec le code AVBP du CERFACS sur le supercalculateur GENCI Joliot-Curie installé et exploité au sein du Très Grand Centre de calcul du CEA (TGCC).

L’un des objectifs du projet est de créer une base de données instationnaire haute fidélité pour étudier les interactions entre les modules potentiellement de la mettre à disposition pour aider d’autres équipes à développer de nouveaux modèles plus bas ordre et/ou de valider ceux existants.

Au delà de la faisabilité et de la maturité du code AVBP, ce type de calcul est un jalon important pour l’industrie aéronautique et permettrait d’appréhender plus tôt dans la conception des effets d’intégration et d’installation et ainsi, de réduire le cycle et donc le coût de conception des futures moteurs d’avion.

Sont particulièment remerciés l’accès par PRACE à Joliot-Curie (GENCI), hébergé au CEA/TGCC, France, le financement de la DGAC du projet ATOM (No 2018-39) piloté par Safran Tech et le support technique indispensable au CERFACS: Dr. G. Staffelbach, Dr. F. Duchaine, Dr. L. Gicquel, Dr. N. Odier et M. B. Martin, à Safran Helicopter Engines: Dr. S. Richard , Dr. N. Buffaz and Dr G. Exilard et à AKIRA technologies: Dr. T. Quirante et N. Viera-Nobre.

Plus de résultats à venir..

J. Dombard