Simulation aux grandes échelles Massivement parallèles pour les turbines à gaz – SIMTUR

L'objectif du projet SIMTUR est de développer et d’appliquer des outils de Simulations aux Grandes Echelles (SGE ou LES en anglais), dédiés à la prédiction des écoulements réactifs dans les turbines à gaz (moteurs d’avions ou d’hélicoptères). Ces outils doivent permettre de : • démontrer la possibilité de réaliser de telles simulations avec un temps de retour de quelques journées par cycle. Ceci est nécessaire pour que ces techniques puissent passer en utilisation industrielle. • accélérer l’intégration du calcul massivement parallèle chez les industriels concepteurs de turbines, en l’occurrence Safran dans ce projet. Pour des raisons pratiques, Turbomeca et Snecma représenteront le groupe Safran dans le projet : toutes les techniques développées pourront être appliquées aussi bien à des moteurs d’avion qu’à des moteurs d’hélicoptères. • lever des verrous technologiques qui sont des véritables dangers industriels. Quatre grandes classes de phénomènes seront étudiées dans SIMTUR : l’allumage de chambres, le réallumage en altitude, l’extinction et les instabilités de combustion. Les calculs proposés présentent les caractéristiques suivantes : • ils sont cruciaux lors de la conception d’une turbine, • ils décrivent des phénomènes qui sont ne prédits qu’approximativement pour le moment, • ils peuvent être abordés grâce aux outils numériques développés récemment, en particulier les méthodes LES [1-7], • ils nécessitent de calculer l’ensemble de la chambre de combustion qui contient en général de 16 à 24 brûleurs installés dans un tore autour de l’axe de la turbine. Or, les machines classiques (vectorielles ou limitées à 64 processeurs) ne permettent de calculer qu‘un seul de ces brûleurs ce qui n’est pas représentatif du comportement de la totalité de la chambre. Le recours à une machine massivement parallèle est donc indispensable. Les outils nécessaires doivent être développés non seulement pour effectuer ce calcul mais aussi pour le préparer et l‘analyser. Tous les développements se feront autour du code de simulation LES AVBP, qui a déjà démontré sa capacité à exploiter les machines massivement parallèles. Ce code est largement utilisé par la communauté scientifique française, aussi bien dans les laboratoires CNRS (IMF Toulouse, EM2C Paris, CORIA Rouen) que chez les industriels (Snecma, Turbomeca, PSA, Renault). L’efficacité de ce code a aussi été démontrée pour des applications de type turbine à gaz [3-11] et moteurs à piston [13].