Optimisation d'un système d'antigivrage à air chaud pour aile d'avion basée sur la méthode du krigeage dual

Résumé

L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie d’optimisation pour les systèmes d’antigivrage à air chaud pour ailes d’avions. La méthodologie est basée sur la méthode du krigeage dual. Le système d’antigivrage est constitué d’un tube piccolo placé le long de l’envergure de l’aile, dans la région du bord d’attaque. L’air chaud est injecté à travers de petites buses et impacte sur la paroi interne de l’aile. La fonction objectif ciblée par l’optimisation est l’efficacité de transfert thermique du système d’antigivrage. Cette efficacité de transfert thermique est considérée comme étant le rapport du flux de chaleur à la paroi interne de l’aile divisé par la somme de tous les flux de chaleur aux buses du système d’antigivrage. La méthodologie adoptée pour optimiser un système d’antigivrage comporte trois étapes. La première étape consiste à construire une base de données selon le plan de Box-Behnken. La fonction objectif est ensuite modélisée par la méthode du krigeage dual et enfin l’optimisation par la méthode SQP est appliquée sur le modèle de la fonction objectif. Un des avantages du krigeage dual est que le modèle passe exactement par tous les points de mesures, mais il peut aussi prendre en compte les erreurs numériques et dévier des points de mesures. En plus, le modèle krigé peut être mis à jour à chaque nouvelle expérience numérique. Ces caractéristiques du krigeage dual semblent en faire un bon outil pour construire les surfaces de réponse nécessaire à l’optimisation d’un système d’antigivrage. Le premier chapitre passe en revue la littérature pertinente sur le sujet ainsi que sur la problématique d’optimisation du système d’antigivrage. Les chapitres 2, 3 et 4 présentent les trois articles soumis. Le chapitre 2 est dédié à la validation des codes de CFD utilisés pour réaliser les simulations numériques d’un système d’antigivrage et au calcul du transfert de chaleur conjugué (CHT). Le CHT est calculé en prenant en compte l’écoulement externe autour de l’aile d’avion, l’écoulement interne dans le système d’antigivrage et la conduction dans l’aile. Les coefficients de transfert de chaleur à la paroi externe de l’aile ne changent pas tellement si l’on prend en compte ou non l’écoulement externe. Donc seul, l’écoulement interne est considéré dans les articles suivants. Le chapitre 3 concerne la matrice de design et la construction d’un modèle paramétrique d’ordre deux. La modélisation de la fonction objectif est basée sur le plan de design de Box-Behnken. Le modèle paramétrique qui découle des simulations numériques sert à la comparaison avec le modèle krigé du troisième article. Le chapitre 4 applique la méthode du krigeage dual pour la modélisation de l’efficacité de transfert thermique du système d’antigivrage et son optimisation. La possibilité d’inclure l’erreur numérique dans les résultats est explorée. Pour le cas test étudié, l’introduction de l’erreur numérique dans le processus d’optimisation n’améliore pas les résultats. La méthode du krigeage dual est aussi employée pour modéliser la distribution du flux de chaleur local et interpoler le flux de chaleur correspondant au design optimal du système d’antigivrage.

Date	21 févr. 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Morency (Directeur(-trice))