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Simulation HPC de l’aérodynamique et de l’aéroacoustique

La prochaine génération d’avions commerciaux nécessitera une boucle de conception efficace sur laquelle l’aérodynamique instationnaire jouera un rôle important ; il s'agira de prédire l’aérodynamique et l’aéroacoustique sur des surfaces fixes et/ou mobiles telles que le train d’atterrissage, les dispositifs hyper-sustentateurs le FAN, le compresseur et la turbine du moteur. Le CERFACS propose d’atteindre cet objectif en utilisant des simulations CFD haute-fidélité (basées sur l’approche de Simulation des Grandes Échelles – SGE-), ce qui représente une avancée par rapport aux standards industriels actuels, qui sont basés sur la modélisation complète de la turbulence (approche RANS ou URANS). Pour rendre l’utilisation de la SGE dans l’industrie possible, de nombreux d’efforts doivent être faits pour réduire le coût de calcul. Les efforts doivent être réalisés dans de nombreux domaines tels que : la discrétisation numérique (pour obtenir la meilleure précision pour un temps de calcul donné), la génération de maillage, la modélisation de la turbulence, le co-processing et l'efficacité HPC sur différentes plateformes (CPU et GPU).

Parmi toutes les approches CFD possibles, le CERFACS est impliqué dans deux approches prometteuses : La méthode Boltzmann en treillis (LBM) et l’approche discontinue d’ordre supérieur telle que la méthode de la différence spectrale (SDM). Le CERFACS estime que ces approches ont un grand potentiel pour réduire considérablement le coût de simulation par rapport aux formalismes CFD traditionnels.

Voici un exemple de simulation aéroacoustique autour d’un avion complet en utilisant une approche LBM. L’utilisation d’un maillage Cartésien associé avec des conditions aux limite immergées fait de l’utilisation de la LBM l’approche la plus prometteuse en termes de temps de restitution pour les simulations SGE.

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