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CFD-driven robust optimization of transonic aerodynamic shapes
No full textInternational audienceThe CFD community is increasingly aware of the impact of uncertainties on the results of flow simulation and CFD based optimization. In practice, uncertainties coming from the geometrical shape (from manufacturing tolerance, wear and tear, etc.) or aerodynamic conditions are evaluated using non-intrusive stochastic methods. These methods are subject to the curse of dimensionality, as the number of simulations needed increase exponentially with the number of uncertain parameters. Thus, the selection of the most efficient technique is crucial for the practicality of the method in an industrial context. In this work, we propose to assess efficient Uncertainty Quantification (UQ) methods on a 2D test case, a transonic airfoil representative of an open rotor design. The airfoil geometry is affected by twelve uncertain parameters, while two aerodynamic conditions are also uncertain. A precise surrogate model has been built by Safran-Tech on this test case, using the Kriging technique on a design of experiment of size 600. Thanks to this surrogate, an assessment of several UQ methods based on generalized Polynomial Chaos (gPC) expansion has been made. More precisely, the polynomial chaos expansions in this work are built with colocation technics, namely Least Square Approximation (LSA), Least Square Approximation with Gradient Enhancement (LSAGE), Least Angle Regression (LARS) and Basis Pursuit Denoise (BPDN). A combination of compressed sensing (BPDN) enhanced with gradient information is also evaluated. These methods will be employed by using the open-source UQ toolboxes OpenTurns and equadratures. Methods used by three partners of the NEXTAIR project (Safran-Tech, ONERA and UNICA) have been evaluated and compared on this common test case
Vers un ensemble d’outils automatisés pour la simulation Navier–Stokes avec adaptation de maillage des véhicules hypersoniques
No full textInternational audienceA fully automated CAD-to-post toolset for Navier–Stokes and Reynolds Averaged Navier–Stokes (RANS) simulations of high speed vehicles flow is presented. The toolset combines the vertex-centered SoNICS solver with anisotropic mesh adaptation based on the REFINE toolbox, eliminating manual meshing and enabling efficient, parallelized simulations from CAD input to converged solutions. The tool is validated on open cases representative of the complexity of the flow encountered around high-speed vehicles including reentry and airbreathing cruise vehicles. This includes complex three-dimensional forebody laminar simulations and axisymmetric triconic cases. For the internal aerodynamics part, given the lack of proper validation references, a direct numerical simulation of the internal conduit of a generic dual mode ramjet air intake is conducted and compared to legacy RANS simulation and mesh-adapted RANS simulation. A demonstration on a full scramjet-powered cruise vehicle then highlights the toolset’s scalability and adaptability to industrial applications. The automated workflow reduces setup time and human error, making it a valuable asset for hypersonic vehicle design and optimization.Un ensemble d’outils entièrement automatisé pour les simulations Navier–Stokes et Reynolds Averaged Navier–Stokes (RANS) des écoulements autour des véhicules à grande vitesse est présenté. Cet ensemble d’outils combine le solveur SoNICS avec l’adaptation de maillage anisotrope basée sur la boîte à outils REFINE, éliminant ainsi le maillage manuel et permettant des simulations parallélisées efficaces, depuis l’entrée CAO jusqu’aux solutions convergées. L’outil est validé sur des cas ouverts représentatifs de la complexité de l’écoulement rencontré autour des véhicules à grande vitesse, y compris les véhicules de rentrée et les véhicules de croisière à propulsion aérobie. Cela inclut des simulations laminaires tridimensionnelles complexes de l’avant du fuselage et des cas triconiques axisymétriques. Pour la partie aérodynamique interne, compte tenu du manque de références de validation appropriées, une simulation numérique directe du conduit interne d’une prise d’air générique pour statoréacteur est réalisée et comparée à une simulation RANS classique et à une simulation RANS avec adaptation de maillage. Une démonstration sur un véhicule de croisière propulsé par statoréacteur souligne ensuite l’évolutivité et l’adaptabilité de l’ensemble d’outils aux applications industrielles. Le flux de travail automatisé réduit le temps de configuration et les erreurs humaines, ce qui en fait un atout précieux pour la conception et l’optimisation des véhicules hypersoniques
Analyse du résolvant moyen d'écoulements périodiques
No full textInternational audienceThe mean resolvent operator predicts, in the frequency domain, the mean linear response to forcing. As such, it provides the optimal linear time-invariant approximation of the input-output dynamics of time-varying flows in the statistically steady regime (Leclercq & Sipp 2023). In this paper, we introduce an adjoint-free projection-based method for mean resolvent analysis of periodic flows. To evaluate the convergence of the projection-based method against the subspace dimension, we also implement an adjoint-based approach based on the harmonic resolvent framework (Wereley & Hall 1990, 1991; Padovan et al. 2020). Both adjoint-free and adjoint-based approaches may also be implemented in a matrix-free paradigm, using a time-stepper. For a weakly unsteady base flow, the mean-flow resolvent qualitatively approximates the dominant receptivity peak of the mean resolvent but completely fails to capture a secondary receptivity peak. For a strongly unsteady base flow, even the dominant receptivity peak of the mean resolvent associated with vortex-pairing is incorrectly captured by the mean-flow resolvent. The projection method already converges for a subspace dimension of 10 in the weakly unsteady case, but requires at least 100 modes for quantitative predictions in the strongly unsteady case. However, even in this case, using a subspace dimension of 1 is already enough to correctly identify the dominant receptivity peak
Conditional Score-Based Diffusion Models for Data-Driven Fluid Flow Prediction
No full textInternational audienc
Développement d’une antenne réseau à l’ONERA dans le cadre du projet CROWN : un démonstrateur pour des systèmes électromagnétiques multifonctions améliorés opérant de 6 à 18 GHz
No full textInternational audienceCet article présente un aperçu du développement de l’antenne réseau à bipolarisation mené par l’ONERA dans le cadre du projet européen CROWN, en mettant particulièrement l’accent sur la conception et la réalisation d’un démonstrateur. Il expose également les résultats de mesures visant à démontrer l’efficacité du système d’antenne développé. Il est montré que le démonstrateur d’antenne réseau à bipolarisation couvre une large bande de 6 à 18 GHz et dispose d’une capacité de balayage de ±60°
iFURTHER : un réseau cognitif de radars HF pour la défense européenne
No full textInternational audienceThe EU-funded iFURTHER project explores various core technologies and architectures for designing a European cognitive multistatic HF over-the-horizon radar (HF-OTH-R) network. It gathers a consortium of 17 partners from 9 countries, who bring very complementary skills and know-how to the project. It has the ambition to elaborate a system of systems for air-sea-missile defense, providing Europe with an unprecedented monitoring capability, including beyond line-of-sight (BLOS) surveillance.The cognitive multistatic network of high frequency sensors extends the idea of the classical concept of OTH-B (backscatter) by introducing additional ‘HF OTH sensor nodes’ and considering Illuminators of Opportunity (IoO). Owing to the complexity of the concept, several challenges are addressed. It includes:• Receiver node architecture, which could be either a single array or a cluster• Synchronization and timing between the nodes, within the multistatic configuration i.e. potentially separated by very large distances• Signal processing, e.g. to tackle with various sources of clutter and with multistatic configuration • Skywave, Surface wave, and hybrid propagation in multistatic configurations• Implementation of multistatic radar mode and cognitive resource managementThe study of this disruptive concept is supported by both simulation and experiments, including innovative trials of very long-range multi static configurations
Investigation on the Influence of Operation and Injection Conditions on the Wave Dynamics of GH2 /GO2 Rotating Detonation Combustors
No full textInternational audienceThis study investigates experimentally an annular Rotating Detonation Combustor (RDC) using gaseous hydrogen and oxygen as propellants. The analysis explore the effects of the mass flow rate, the mixture ratio, the center-body geometry, the injector design, and a restriction area at the chamber outlet on the detonation regime. The results show a broad variety of regimes, some aligning with existing literature. Further analysis is needed to optimize stability.</div
Experimental study on the aerodynamics of an oriented cube in supersonic flow at different Knudsen numbers
No full textInternational audienceThis study examines the aerodynamic behavior of oriented cubes exposed to supersonic flow conditions, with a focus on the effects of varying Knudsen numbers within the slip regime. Through a series of experiments in rarefied supersonic wind tunnels, we analyze how cube orientation influences drag and lift aerodynamic coefficients, as well as shock wave behavior, especially in terms of standoff distance. The experiments employed two diagnostic techniques -flow visualization and aerodynamic force measurements -to capture the flow dynamics around the cubes across different Knudsen numbers. The results offer valuable insights into the aerodynamic performance of oriented cubes with different incident angles in the slip-transitional regime during atmospheric entry, particularly enhancing the understanding of debris reentry dynamics and improving predictions of debris trajectories
Investigation sur les performances d'un liner vibro-acoustique : application au transport aérien
No full textBruit des transports : bruit des aéronefs; GABE - Acoustique du Bâtiment et de l'Environnement: GVB - Vibro acoustique et Contrôle du BruitNational audienceLes traitements acoustiques passifs, utilisés dans les nacelles aéronautiques pour réduire le bruit, présentent un comportement en quart-d’onde. Cependant, leur capacité d’absorption acoustique est naturellement limitée en raison des contraintes en épaisseur. De plus, le comportement de ces traitements est fortement « non linéaire » avec le niveau de bruit et l’écoulement représentatifs de conditions de vol, ce qui les rend plus difficile à dimensionner. Le concept du LEONAR (Long Elastic Open Neck Acoustic Resonator) offre la possibilité d’atteindre une absorption acoustique, en conservant un ratio « épaisseur sur longueur d’onde » faible. Les performances atteintes par le LEONAR sont également peu sensibles au niveau de bruit et à la vitesse de l'écoulement. Toutefois, pour du bruit multi-tonal, il peut être nécessaire de cibler plusieurs bandes de fréquence tout en conservant les contraintes d’épaisseur. L’idée proposée consiste à ajouter une caractéristique de contrôle vibratoire au système de contrôle acoustique classique du bruit applicable dans le domaine aéronautique. Cette approche vibratoire peut néanmoins amplifier la dépendance aux conditions d’essai, telles qu’évoquées ci-dessus, à l’interface avec l’écoulement rasant. Pour s’en affranchir, est étudié analytiquement et expérimentalement un DDOF constitué de deux cavités classiques, complété par un effet mécanique à l’interface entre les deux cavités. Cette modification permet d’ajouter un troisième degré de liberté d’origine vibratoire sans pour autant dégrader les performances acoustiques du DDOF. Le dimensionnement de ce troisième degré de liberté va être étroitement lié aux capacités des moyens de fabrications utilisés. La fabrication additive polymère est couramment utilisée pour réaliser des démonstrateurs de géométries spécifiques. Ce moyen de fabrication présente ses contraintes propres qui vont impacter les propriétés mécaniques du démonstrateur. En ajoutant la possibilité d’utiliser des polymères spécifiques il devient possible d’exploiter cette technologie pour concevoir un démonstrateur vibro-acoustique à trois dégrées de libertés
Evaluation de l'influence de l'inclinaison du mât rotor sur le phénomène de décrochage dynamique par des simulations aéroélastiques haute et basse fidélité de rotor d'hélicoptère
No full textInternational audienceThis paper investigates the effect of tilting a rotor backward on dynamic stall at a moderate advance ratio using low-fidelity (free wake) and high-fidelity (Computational Fluid Dynamics) approaches. The first objective pursued is to evaluate the capability of the low-fidelity approach to provide accurate results for such flight conditions. A second objective is to precisely identify the evolution of the mechanisms leading to dynamic stall under high-load conditions. The low-fidelity approach is found to predict the main features of the blade-vortex interaction leading to dynamic stall on the retreating blade, with a lower intensity compared to high-fidelity results (especially when the rotor is tilted backward). It however misses a second dynamic stall event occurring on the rear blade that is mainly due to an interaction with root and stall vortices. This leads to slightly different values and trends of thrust coefficients with respect to the collective pitch angle near stall compared to high-fidelity results.Cet article étudie l'effet de l'inclinaison d'un rotor d'hélicoptère vers l'arrière sur le décrochage dynamique à un paramètre d'avancement modéré en utilisant des approches de faible fidélité (sillage libre) et de haute fidélité (CFD). Le premier objectif poursuivi est d'évaluer la capacité de l'approche basse fidélité à fournir des résultats précis pour de telles conditions de vol. Le second objectif est d'identifier précisément l'évolution des mécanismes conduisant au décrochage dynamique dans des conditions de forte charge. Il s'avère que l'approche basse fidélité prédit les principales caractéristiques de l'interaction pale-vortex conduisant au décrochage dynamique sur la pale reculante, avec une intensité moindre par rapport aux résultats haute fidélité (en particulier lorsque le rotor est incliné vers l'arrière). Un deuxième événement de décrochage dynamique sur la pale arrière qui est principalement dû à une interaction avec les tourbillons d'emplanture et de décrochage n'est en revanche pas capté par l'approche basse fidélité. Cela conduit à des valeurs et des tendances légèrement différentes des coefficients de poussée et de pas collectif près du décrochage par rapport aux résultats haute-fidélité