Правильно: олимпийский кластер.
Вы написали правильно: чемпион Олимпийских игр (но: олимпийский чемпион).
Слово Сочи может употребляться и как существительное мужского рода (влияние родового слова город): олимпийский Сочи, в олимпийском Сочи, и как существительное, имеющее формы только множественного числа: олимпийские Сочи, в олимпийских Сочи.