Laboratoire UMR 6614 CORIA
Experiments are carried out on the TACC-Spray bench which is a linear array of three swirl-stabilized spray flames, representing an unfolded sector of the self-unstable annular combustor MICCA-Spray. The cavity has a height hch = 200 mm, width ech =55 mm, and length Lch (see Fig. 1). Lch can be adjusted to the desired resonance frequency fr of the 2T1L mode, which is excited by means of two Beyma CP850ND driver units facing each other at the side walls. Here, Lch = 780 mm, leading to fr that varies between 780 and 810 Hz depending on the operating conditions. This range corresponds to self-excited in-stability frequencies observed in MICCA-Spray. The cavity is topped by a convergent unit (height = 60 mm, exit width = 10 mm) to prevent the entrainment of outer air inside it, which might disturb the flames environment.
Fig. 1: TACC-Spray combustor (Lc = 780 mm, hc = 200 mm) with its convergent part (he = 60 mm, exit width = 10 mm): (Left) Three swirling spray flames of n-heptane without acoustics; (Right) Front view of TACC-Spray showing the pressure amplitude of the forced standing transverse field and the three flames centered at PAN.
The injection system is made of five injectors. All of them include a distinct air plenum, a tangential swirler, a distributor and an outlet cup that forms a convergent nozzle exit of diameter D = 8 mm. The three central injectors include a fuel supply line and a simplex atomizer, located at a distance 0.8D up-stream of the nozzle exit. These injectors are identical to those of MICCA-Spray except for the plenum, which is individual here and common to all injectors in the annular combustor. The two lateral air injectors serve to stabilize the side flames far away from the side walls. This allows to set the central flame in aerodynamical and thermal conditions similar to those in MICCA-Spray. The injector array is here placed at the center of the cavity such that the central flame location coincides with PAN (pressure antinode).
Les partenaires
Fig. 2: Left: top view of TACC-Spray showing the high-speed imaging diagnostics, a photomultiplier (PM) equipped with an OH* or CH* filter (ec = 55 mm); Right: the PDPA optical diagnostics. M1 and M2: microphones. The convergent part, placed on top of the cavity during experiments, is not represented here.
The behavior of the acoustically-compact flame is quantified from the chemiluminescence intensity of the OH∗ radical. OH∗ is considered as an adequate indicator of the HRR in the absence of soot [and with weak equivalence ratio fluctuations [, which is the case here. The global flame intensity, I(t) = I + I′(t), is obtained using a photomultiplier tube (PM) equipped with a UV-visible lens and an OH∗ interference filter (λ = 305 ± 12 nm).
OH∗ images are obtained using a Phantom V2512 camera equipped with a Lambert HiCATT25 intensifier, an OH∗ filter, and a UV-visible lens.
The axial and azimuthal velocities of the fuel droplets as well as their diameters are measured in reactive conditions without and with acoustic forcing using a Dantec Dynamics two-component PDPA system.
Laboratoire EM2C, CNRS (UPR288)
On the experimental level the FlySafe project relies on three combustion dynamics test facilities (see Fig.1): MICCA, an annular combustor equipped with 16 swirling injectors is used to examine instabilities coupled by azimuthal modes; TICCA, an array of 3 injectors equipped with driver units is used to measure the FDFs of a flame placed in an environment that is close to a longitudinal mode at a pressure antinode found in MICCA; SICCA, a cylindrical sector with a single swirling injector, that is employed to examine flame dynamics and measure flame describing functions.
Figure 3. From left to right: the MICCA-Spray annular combustor, the system under hot fire condition, SICCA-Spray (single injector facility), schematic diagram of SICAA spray showing driver units, optical and acosutic diagnostics.
CERFACS
1/ Codes de calcul
L’équipe Energy & Safety (E&S – anciennement CFD combustion) du Cerfacs consacre une grande partie de ses activités au développement de codes et de solveurs.
Code AVBP
AVBP est le code parallèle du CERFACS pour la LES (Large Eddy Simulation) d’écoulements compressibles instationnaires dans des géométries complexes avec ou sans combustion. Il utilise un schéma de Taylor-Galerkin d’ordre élevé sur des maillages hybrides pour des gaz multi-espèces parfaits ou réels, et reste perfomant jusqu’à 250 000 cœurs sur des grilles de 2 à 4 milliards de cellules. Les nouvelles versions d’AVBP sont publiées deux fois par an.
AVBP est appliqué à la conception et l’optimisation des chambres de combustion, aux turbomachines, à la sécurité, à la formation de polluants (CO, NO, suies) et à l’analyse UQ. La formulation entièrement compressible d’AVBP permet d’étudier les phénomènes tels que les instabilités thermoacoustiques, les chocs ou les détonations.
AVBP est devenu un standard mondial pour la LES de la combustion dans les moteurs et les turbines à gaz. Il est utilisé par de nombreux laboratoires (IMF Toulouse, Centralesupelec/EM2C, TU Munich, TU Berlin, Von Karmann Institute, ETH Zurich, etc.) et dans l’industrie (SAFRAN, ARIANEGROUP, AIRBUS, TotalEnergies). Il est également utilisé comme code de référence par de nombreux centres de calcul.
Pour d’avantage d’information se référer au site Web AVBP ; Contact: Olivier Vermorel
Explosions in building
2/ Ressources informatiques:
Deux calculateurs fournissent au Cerfacs une capacité crête agrégée d’environ 1.3 Pflop/s permettant de traiter la majeure partie de nos besoins de simulation essentiels. A ces moyens internes s’ajoutent ceux de nos partenaires (Météo-France et le CCRT).
En support aux activités de recherche (support aux thèses et ANR), les ressources attribuées dans le cadre des appels à projets Genci sur les trois centres nationaux (Cines, Idris et TGCC) étendent significativement nos ressources académiques. Ces dernières sont complétées par les réponses aux appels internationaux (ex. programmes Prace et Incite).
Le cluster Kraken (1 Pflop/s crête)
Le cluster Kraken comprend 10 204 coeurs Intel SkyLake / IceLake pour une puissance crête de 1 Pflop/s répartis dans quatre partitions.
Partition scalaire (723 Tflop/s crête)
185 noeuds de calcul SkyLake disposant chacun de 2 processeurs Intel 18 coeurs Xeon Gold 6140 (SkyLake) à 2.3 Ghz. Les 185 noeuds SkyLake de la partition scalaire sont dotés de 96 GO de mémoire.
40 noeuds de calcul IceLake disposant chacun de 2 processeurs Intel 38 coeurs Xeon Platinium 8368 (IceLake) à 2.4 Ghz. Les 40 noeuds IceLake de la partition scalaire sont dotés de 256 GO de mémoire.
Partition accélérée (255 Tflop/s crête) :
8 noeuds de calcul disposant chacun de 2 x 16 coeurs Intel IceLake à 2.9 Ghz, 256 GO de mémoire, 4 cartes Nvidia A30/24GB,
2 noeuds de calcul disposant chacun de 2 x 64 coeurs AMD Rome à 2 Ghz, 512 GO de mémoire, une carte Nvidia A100/40GB,
1 noeud accéléré avec 4 cartes Nvidia Volta V100/32 GB interconnectées en Nvlink,
2 noeuds accélérés avec une carte Nvidia Volta V100/16GB
1 noeud accéléré avec une carte Nvidia Titan4 (spécialisé pour les inférences)
Partition Pre et Post-Processing (19 Tflop/s crête):
Visualisation et Post-traitement : 5 noeuds dotés de 384 GO de mémoire et une carte Nvidia Tesla M60. L’environnement logiciel NICE permet de prendre efficacement en charge l’affichage déporté.
1 noeud bi-socket Intel Cascade Lake 48c doté de 384 GO de mémoire et d’une carte RTX5000 permettant de réaliser des post-traitement en batch.
Noeuds à grande mémoire : 1 noeud doté de 768 GO de mémoire destiné au traitement des maillages les plus importants + un noeud doté de 1.5 PO de mémoire.
L’ensemble des noeuds de cette partition sont dotés des mêmes processeurs que ceux équipant les noeuds de la partition scalaire.
Partition interactive (11 Tflop/s crête) :
1 noeud bi-socket skylake doté de 1.5 TO de mémoire pour les études de l’UMR CECI,
1 noeud bi-socket skylake doté de 768 GO de mémoire pour les sessions interactives de l’équipe CFD
2 noeuds bi-socket skylake avec 96 GO de mémoire pour les tests de non régression AVBP,
Réseau interne, stockage et environnement logiciel: Le réseau d’interconnexion est un réseau Intel Omnipath non bloquant.Un système de fichier parallèle GPFS (IBM Spectrum Scale) met à disposition des utilisateurs un espace disque de travail d’une capacité de 0,5 PO utiles. L’environnement logiciel comprend les outils de développement Intel, les debuggers DDT et TotalView, le gestionnaire de travaux SLURM.
La solution a été intégrée par Lenovo et NeoTekno, elle est entrée en production au mois de mai 2018.
Le cluster Nemo (300 Pflop/s crête)
Le cluster Némo comprend 7 480 coeurs répartis dans trois partitions.
Partition calcul (276 Tflop/s crête): 288 noeuds de calcul disposant chacun de 2 processeurs Intel 12 coeurs E5-2680-v3 à 2.5 Ghz et 64 GO de mémoire DDR4.
Partition de Pré/Post Traitement (13 Tflop/s crête): 12 noeuds de post-traitement dotés de 256 GO de mémoire DDR4 et un noeud doté de 512 GO de mémoire DDR4 destiné au traitement des maillages les plus importants. L’ensemble de ces noeud est équipé des mêmes processeurs que ceux de la partition calcul.
Partition Knight Landing (11 Tflop/s crête): constituée de 4 Noeuds Intel Knights Landing offrant chacun 64 coeurs à 1.3 Ghz avec 96 GO de mémoire et 16 GO de MCDram permet d’assurer les portages et optimisation dans cet environnement.
Réseau, stockage et environnement logiciel : Le réseau d’interconnexion est un réseau Infiniband FDR non bloquant.Un système de fichier parallèle GPFS met à disposition des utilisateurs un espace disque de travail d’une capacité de 1 PO utiles et d’une bande passante de 10 GO/sec. L’environnement logiciel comprend les outils de développement Intel, les debuggers DDT et TotalView, le gestionnaire de travaux SLURM.
La solution a été intégrée par Lenovo et Serviware, elle est entrée en production au mois de septembre 2015.