Micro Systèmes n°93 janvier 1989
Micro Systèmes n°93 janvier 1989
  • Prix facial : 30 F

  • Parution : n°93 de janvier 1989

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (203 x 271) mm

  • Nombre de pages : 182

  • Taille du fichier PDF : 160 Mo

  • Dans ce numéro : systèmes experts et psychologie cognitive.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Simulation numérique des écoulements visqueux décollés à grand nombre de Reynolds. Direction du frottement pariétal sur un ellipsoide (doc. Opera). 110 — MICRO-SYSTEMES Janvier 1989
Simulation numérique : DOSSIER une révolution culturelle Pour l'étude et l'optimisation du fonctionnement des objets aérospatiaux, il est décisif de connaître avec un maximum de précision le comportement interne (par exemple dans un turboréacteur) ou externe (par rapport à une voilure ou à un volet d'hypersustentation) des fluides qui interagissent avec ces objets. Pendant longtemps, les simulations physiques en soufflerie, en tunnel hydrodynamique, sur bancs d'essai, ont joué un rôle dominant. Aujourd'hui, les progrès considérables du calcul scientifique, associés à ceux d'une puissante informatique, ont transformé ce domaine de la recherche et du développement. L'entrée en scène de la simulation numérique accélère et accroît la fécondité du dialogue entre les concepteurs et les ingénieurs des moyens d'essais. 0 n parle de « simulation » numérique, car, si l'on voulait formuler de façon exhausive le comportement de ces divers écoulements, il faudrait décrire l'histoire de chaque atome, de chaque particule. On doit donc se contenter de travailler sur des équations qui sont plus ou moins simplifiées. La simulation est une technique de recherche permettant de franchir le hiatus entre le calcul et une réalité physique souvent mal connue. Même en imaginant des calculs ultrasophistiqués, on ne pourrait pas les vérifier : il faut donc avoir recours à des simplifications. Fait nouveau : grâce aux puissants outils informatiques disponibles aujourd'hui, on arrive à résoudre des équations beaucoup moins simplifiées qu'il y a seulement vingt ans. Mais il faut toujours avoir recours à certains modèles simplificateurs. On représente les phénomènes physiques par des équations analytiques, mais il faut discrétiser ces équations avant de les passer en machines. La simplification opère au niveau mathématique lui-même. Si l'on prend l'exemple de la construction d'un cercle en acier, le cercle ayant une équation bien connue, pour discrétiser le cercle, on va l'introduire en ordinateur en définissant un certain nombre de points. Il faut bien « enjamber » à un moment donné le calcul infini der. On utilise beaucoup la discrétisation dans la CAO. On ne définit pas les objets par des équations Janvier 1989 mais par un certain nombre de points en coordonnées x-y-z. En simulation numérique, le travail consiste donc à affiner des modèles en utilisant des développements numériques de plus en plus sophistiqués, puis à les confronter à l'expérience. A l'Onera, il s'agit de mettre au point des méthodes nouvelles. Les constructeurs, utilisant ces méthodes, pourront économiser sur le nombre des essais, qui coûtent de plus en plus cher mais restent indispensables. Dans la nouvelle pratique de recherche, on part de calculs nouveaux, puis on fait des expériences destinées spécialement à valider les calculs. Les expériences de la recherche sont de plus en plus complexes et destinées à la validation des codes de calcul. Ultérieurement, ces codes sont employés par les constructeurs pour éviter de nombreux essais. Avant, à la SNECMA par exemple, on choisissait une dizaine de versions de compresseurs, et on faisait les essais. La simulation permet de diviser par cinq le nombre des versions essayées. Cela implique une grande économie de moyens d'essais, une plus grande rapidité de développement. On peut aussi pratiquer des essais beaucoup plus raffinés dans le détail. Le calcul nous permet de mieux comprendre les phénomènes, bien qu'ils soient modélisés, simplifiés. Le modèle est une représentation simplifiée du phénomène physique, mais le travail du chercheur consiste à perfectionner ces modè- les pour s'approcher au mieux de la réalité simulée. Le code de calcul résout les équations décrivant les phénomènes. Un phénomène est modélisé à l'aide d'équations,et le code de calcul est la résolution de ces équations, avec des méthodes numériques. A l'Onera, opèrent en amont des mathématiciens spécialistes de l'analyse numérique : ils travaillent sur les équations de la mécanique des fluides qui datent du XIXe siècle, mais il s'agit d'améliorer les techniques de résolution. D'autres équipes travaillent sur le comportement des écoulements afin de rechercher des modèles, étudiant les problèmes de couches visqueuses, de turbulences. On élabore des modèles de la réalité physique. Ensuite, à partir des travaux des uns et des autres, des équipes doivent réaliser des programmes de calcul qui vont être validés, confrontés avec l'expéiience, avant d'être rétrocédés aux constructeurs qui vont les utiliser. Il y a les théoriciens du calcul et de la modélisation numérique, puis les théoriciens physiques qui améliorent lemodèle, et enfin les équipes qui font l'interface et rodent les méthodes. Des codes qui réussissent Les codes de calcul ont deux finalités. D'une part, on fait de l'analyse ; on améliore par exemple la géométrie donnée MICRO-SYSTEMES - 111



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