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2008

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Julien Laurenceau

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01 juin 2008

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Français

Poids de l'ouvrage

1 Mo

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

redaction

No d'ordre : 2625 THÈSE présentée pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale :Mécanique Energétique Génie Civil et Procédés Spécialité : Dynamique des Fluides par Julien LAURENCEAU Surfaces de réponse par krigeage pour l'optimisation de formes aérodynamiques. soutenue le 26 juin 2008 devant le jury composé de : G. CARRIER Ingénieur de recherche à l'Onera, Châtillon Examinateur J.-A. DÉSIDÉRI Directeur de recherche, INRIA, Sophia-Antipolis Rapporteur M. MEAUX Ingénieur de recherche à Airbus, Toulouse Examinateur B. MOHAMMADI Professeur à l'Université Montpellier II Rapporteur J. NOAILLES Professeur émérite à l'ENSEEIHT, Toulouse Examinateur P. SAGAUT Professeur à l'Université Pierre et Marie Curie, Paris Directeur de thèse M. VISONNEAU Directeur de recherche, École Centrale, Nantes Examinateur Thèse préparée à Airbus et au CERFACS (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientif que) Réf. CERFACS : TH/CFD/08/62

noailles professeur émérite

algorithme d'optimisation

stage dea-ingénieur

paris directeur de thèse

centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientif

equivalence des objectifs

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Nod’ordre : 2625

THSE

présentée pour obtenir le titre de

DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE

École doctorale :Mécanique Energétique Génie Civil et Procédés Spécialité :Dynamique des Fluides par Julien LAURENCEAU

Surfaces de réponse par krigeage pour l’optimisation de formes aérodynamiques.

soutenue le 26 juin 2008 devant le jury composé de : G. CARRIER Ingénieur de recherche à l’Onera, Châtillon Examinateur J.-A. DÉSIDÉRI Directeur de recherche, INRIA, Sophia-Antipolis Rapporteur M. MEAUX Ingénieur de recherche à Airbus, Toulouse Examinateur B. MOHAMMADI Professeur à l’Université Montpellier II Rapporteur J. NOAILLES Professeur émérite à l’ENSEEIHT, Toulouse Examinateur P. SAGAUT Professeur à l’Université Pierre et Marie Curie, Paris Directeur de thèse M. VISONNEAU Directeur de recherche, École Centrale, Nantes Examinateur

Thèse préparée à Airbus et au CERFACS (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientif que)

Réf. CERFACS : TH/CFD/08/62

Remerciements

Je remercie M. J.-A. Désidéri et M. B. Mohammadi d’avoir accepté d’être rapporteur de cette thèse, ainsi que M. G. Carrier, M. M. Meaux, M. J. Noailles, M. P. Sagaut et M. M. Visonneau pour leur participation à mon jury de thèse.

Lors de cette thèse CIFRE, j’ai partagé mon temps entre le service méthodes aérodynamiques d’Airbus (EGAMT) et le service CFD (plus particulièrement l’équipe AAM) du CERFACS. Ce fut un réel plaisir d’un point de vue professionnel autant que personnel de faire partie de ces deux équipes aux compétences énormes et de bénéf cier des moyens de ces deux structures (désolé pour les scripts qui font booter kali). Je salue donc P. Larrieu, G. Chevalier et J.-F. Boussuge d’être parvenu à une telle atmosphère de travail.

Je tiens aussi à remercier les nombreuses personnes d’origines diverses avec qui j’ai partagé du temps, des idées, des astuces ou du code lors de ces trois années et sans qui cette thèse ne serait pas ce qu’elle est.

Je voudrais saluer mon initiateur, J. Peter, qui m’a fait découvrir le monde merveilleux de l’optimisation de formes aérodynamiques lors d’un stage DEA-ingénieur à l’ONERA. Je remercie P. Sagaut, mon directeur de thèse, pour sa conf ance sans faille et ses conseils avisés. Merci également à M. Montagnac, mon tuteur CERFACS, pour son aide tout au long de cette thèse. Son recul et sa logique m’ont beaucoup apporté, notamment lors de la rédaction. Je remercie spécialement M. Meaux, mon tuteur Airbus. Sa vivacité d’esprit et son intérêt ont été un parfait stimulateur et nos nombreuses discussions débridées sur l’optimisation et bien d’autres sujets très enrichis-santes.

Enf n, merci à mon entourage et particulièrement à Sarah qui m’a soutenue activement durant la dernière ligne droite.

Table des matières

Introduction I Optimisation numérique et outils de conception aérodynamique à Airbus I.1 Déf nition d’un problème d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.1.1 Optimisation multi-objectif de Pareto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.1.2 Optimisation multi-objectif par combinaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.1.2.1 Equivalence des objectifs par leur valeur absolue . . . . . . . . . . . . . . . I.1.2.2 Equivalence des objectifs par leur variation admissible . . . . . . . . . . . . I.2 Choix d’un algorithme d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.1 Problèmes abordés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.2 Exploration, exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.3 Robustesse d’un optimum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.4 Algorithmes d’optimisation globale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.5 Algorithmes d’optimisation locale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.6 Bilan comparatif entre algorithmes d’optimisation globale et locale . . . . . . . . . . I.3 Présentation de la chaîne d’optimisation OPTaliA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.1 Initialisation du problème et paramétrisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.2 Déformation de maillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.3 Simulation numérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.4 Post-traitement et évaluation des fonctions (traînée, portance) . . . . . . . . . . . . . I.3.5 Evaluation du gradient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.5.1 Méthode des différences f nies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.5.2 Méthode de l’état adjoint discret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.6 Quelques chiffres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.7 Algorithme d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.8 Gestion du processus d’optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.4 Intérêt des surfaces de réponse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.4.1 Surfaces de réponse globales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.4.2 Surfaces de réponse locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II Construction efficace de surfaces de réponse par Krigeage et Cokrigeage II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2 Article « Building Eff cient Response Surfaces of Aerodynamic Functions with Kriging and Cokriging » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3 Compléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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