Thèse présentée par Timothée Achard

Techniques de calcul de gradient aéro-structure haute-fidélité

pour l'optimisation des voilures flexibles

Soutenue le 8 décembre 2017 devant le jury composé de :

Jean-Antoine DÉSIDÉRI Équipe OPALE, INRIA Sophia Antipolis Rapporteur
Joseph MORLIER Institut Clément Ader (ICA), ISAE-SUPAERO, Université de Toulouse Rapporteur
Jean-Camille CHASSAING IJLRA, Université Pierre et Marie Curie, Paris Examinateur
Pierre DUYSINX Automotive Engineering Research Group, Laboratoire de Techniques AéroSpatiales (LTAS), Université de Liège Président du jury
Roger OHAYON LMSSC, Cnam Paris Directeur de thèse
Christophe BLONDEAU Département Aérodynamique, Aéroélasticité, Acoustique (DAAA), Onera, Palaiseau Encadrant de thèse
Stéphane GRIHON Department of Industrial Engineering, Airbus, Toulouse Invité

Résumé :

L'optimisation multidisciplinaire (MDO) à base de gradients est efficace et très utilisée pour le dimensionnement structural d'ailes flexibles. Cependant, dans le contexte de simulations numériques haute-fidélité, le calcul efficace des gradients reste un défi majeur.

L'objectif de ce travail est d'étudier les approches les mieux adaptées aux spécificités du calcul de sensibilité des efforts aéroélastiques par rapport à des paramètres structuraux. Deux techniques de calcul de gradient haute-fidélité adaptées aux systèmes aéroélastiques fortement couplés sont proposées.

La technique la plus intrusive repose sur les formulations directe et adjointe qui nécessitent un effort d'implémentation logicielle substantiel. Alternativement, nous proposons une approche découplée et non-intrusive, moins lourde à implémenter et cependant capable de fournir une approximation précise des gradients. Ces deux techniques ont été intégrées dans le logiciel CFD elsA de l’ONERA. La précision, l'efficience et l'applicabilité de ces méthodes sont démontrées sur le cas-test avion de transport civil Common Research Model (CRM).

Nous résolvons un problème inverse dont l'objectif est de retrouver, en conditions de vol de croisière, une loi cible de vrillage voilure. Ces deux méthodes s'avèrent comparables en matière de précision et de coût. Elles offrent ainsi une souplesse supplémentaire de mise en oeuvre en fonction du niveau d'intégration recherché dans le processus MDO.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC