Réduction de la traînée en régime transsonique dans une boucle d’optimisation de formes aérodynamiques

Fezeu Kembe, Daniel (2026). Réduction de la traînée en régime transsonique dans une boucle d’optimisation de formes aérodynamiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire porte sur la réduction de la traînée aérodynamique en régime transsonique au sein d’une boucle d’optimisation de formes. L’aile y est traitée comme sous-modèle d’une démarche d’optimisation à l’échelle de l’avion complet, en contexte d’aile intégrée (HWB). Le problème consiste à minimiser la traînée à portance imposée, le moment de tangage étant suivi comme grandeur de surveillance au moyen d’une contrainte.

La chaîne numérique couple la CAO (CATIA V5), la génération de maillage (Pointwise), la simulation CFD par les équations de Navier-Stokes moyennées (RANS, modèle de turbulence SST k-ω, ANSYS Fluent) et le post traitement (ParaView), le tout piloté par l’algorithme génétique NSGA-II sous modeFRONTIER. La méthode est d’abord appliquée au profil transsonique RAE2822 à l’aide de deux paramétrisations (NURBS puis iCST), avant d’être étendue à une aile tridimensionnelle par ajustement de la cambrure et du vrillage de chaque section.

Les résultats montrent une réduction notable de la traînée à portance maintenue, de l’ordre de 20 à 30 % selon les cas étudiés, obtenue principalement par l’atténuation du choc à l’extrados et une redistribution de la charge le long de l’envergure. Le moment de tangage reste maîtrisé et sa valeur absolue diminue légèrement, ce qui allège l’effort de trim à l’échelle de l’avion. Ces résultats fournissent une base méthodologique pour l’optimisation de l’aile comme sous-modèle d’une boucle d’optimisation d’un avion complet.

Titre traduit

Transonic drag reduction in an aerodynamic shape optimization loop

Résumé traduit

This thesis addresses transonic aerodynamic drag reduction within a shape optimization loop. The wing is treated as a sub-model of an aircraft-level optimization process, in a hybrid wing body (HWB) context. The problem consists of minimizing drag at a prescribed lift, while the pitching moment is monitored through a constraint.

The numerical chain couples computer-aided design (CATIA V5), mesh generation (Pointwise), CFD simulation based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations (SST k-ω turbulence model, ANSYS Fluent) and post-processing (ParaView), driven by the NSGA-II genetic algorithm within modeFRONTIER. The method is first applied to the transonic RAE2822 airfoil using two parameterizations (NURBS and iCST), then extended to a three-dimensional wing through section camber and twist adjustment.

The results show a notable drag reduction at constant lift, on the order of 20 to 30% depending on the case, achieved mainly through weakening of the upper-surface shock and a redistribution of the spanwise load. The pitching moment remains controlled and its magnitude decreases slightly, which reduces the trim effort at the aircraft level. These results provide a methodological basis for optimizing the wing as a sub-model of a full-aircraft optimization loop.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie aérospatial". Comprend des références bibliographiques (pages 85-88).
Mots-clés libres:	optimisation de formes aérodynamiques, réduction de traînée, régime transsonique, portance imposée, CFD, RANS, NSGA-II
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Germain, Patrick
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	23 sept. 2026 18:27
Dernière modification:	23 sept. 2026 18:27
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/4098

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