Optimisation évolutionnaire multi-objectif parallèle : application à la combustion Diesel

Avec la severisation des reglementations environnementales sur les emissions polluantes (normes Euro) des moteurs d'automobiles, la necessite de maitriser les phenomenes de combustion a motive le developpement de la simulation numerique comme outil d'aide a la conception. Tenant compte de la complexite des phenomenes a modeliser, et de l'antagonisme des objectifs a optimiser, l'optimisation evolutionnaire multi-objectif semble etre la mieux adaptee pour resoudre ce type de problemes. Cependant, l'inconvenient principal de cette approche reste le cout tres eleve en termes de nombre d'evaluations qui peut devenir tres contraignant dans le contexte des optimisations reelles caracterisees par des evaluations tres couteuseL'objectif principal de ce travail de these est de reduire le cout global des optimisations du monde reel, en explorant la parallelisation des algorithmes evolutionnaires multi-objectifs, et en utilisant les techniques de reduction du nombre d'evaluations (meta-modeles).Motives par le phenomene d'heterogeneite des couts des evaluations, nous nous proposons d'etudier les schemas d'evolution stationnaires asynchrones dans une configuration parallele de type « maitre-esclave ». Ces schemas permettent une utilisation plus efficace des processeurs sur la grille de calcul, et par consequent de reduire le cout global de l'optimisation.Ce probleme a ete attaque dans un premier temps d'un point de vue algorithmique, a travers une adaptation artificielle des algorithmes evolutionnaires multi-objectifs au contexte des optimisations reelles caracterisees par un cout d'evaluation heterogene. Dans un deuxieme temps, les approches developpees et validees dans la premiere partie sur des problemes analytiques, ont ete appliquees sur la problematique de la combustion Diesel qui represente le contexte industriel de cette these. Dans ce cadre, deux types de modelisations ont ete utilises: la modelisation phenomenologique 0D et la modelisation multidimensionnelle 3D. La modelisation 0D a permis par son temps de retour raisonnable (quelques heures par evaluation) de comparer l'approche stationnaire asynchrone avec celle de l'etat de l'art en realisant deux optimisations distinctes. Un gain de l'ordre de 42 % a ete realise avec l'approche stationnaire asynchrone. Compte tenu du temps de retour tres couteux de la modelisation complete 3D (quelques jours par evaluation), l'approche asynchrone stationnaire deja validee a ete directement appliquee. L'analyse physique des resultats a permis de degager un concept interessant de bol de combustion permettant de realiser un gain en termes d'emissions polluantes.