Frontier simulations

Le groupe Turbomachine est impliqué dans les simulations sur machines massivement parallèles avec plusieurs milliers de cœurs de calculs. L'objectif est de simuler les machines multiétages complètes au point nominal et à des points non adaptés. Les écoulements instationnaires sont calculés ici dans un compresseur multiétages en prenant en compte toutes les pales dans l'ensemble de la machine. Sur le plan scientifique, ces simulations frontières permettent de comprendre le développement des instabilités aérodynamiques et de mesurer l'importance des interactions rotor / stator dans ces systèmes complexes. La prédiction de la limite de stabilité est un paramètre important du design qui ne peut pas être prédit par des méthodes industrielles de CFD comme l'approche RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes - équations de Navier-Stokes moyennées) avec condition de plan de mélange. Effectuer des simulations instationnaires est un vrai passage à l'échelle : au point nominal, la prise en compte des interactions rotor / stator en instationnaire n'est possible qu'avec un surcoût d'un facteur 5000 par rapport aux calculs en stationnaire. Le calcul d'un point de fonctionnement proche pompage induit un surcoût supplémentaire d'un facteur 10 par rapport au calcul instationnaire au point nominal.

Le temps de calcul pour obtenir une solution instationnaire au point nominal sur machine IBM Blue Gene est d'environ 280,000 heures CPU sur 512 cœurs de calcul alors que 4,000,000 heures CPU sont nécessaires pour le calcul du décollement tournant avec 4096 cœurs de calcul. Cela signifie que 22 et 40 jours sont respectivement nécessaires pour obtenir les solutions instationnaires au point nominal et hors adaptation. Ce type de simulation aide les industriels à mieux appréhender les performances de leurs turbomachines en prenant en compte les interactions entre étages et les effets instationnaires.

Contacts: Fabien Wlassow, Nicolas Gourdain