Simuler pour comprendre, concevoir, prévoir et optimiser
La simulation numérique - Pratiques et enjeux d’innovation

La simulation numérique est fondée sur le postulat qu’il est possible de rendre compte de phénomènes physiques – ou autres (biologiques, économiques, démographiques, physiologiques, etc.) – au moyen de modèles mathématiques. Constitués d’un ensemble d’équations, ils sont construits avec un certain nombre d’hypothèses bornant leur utilisation. La validité du modèle est attestée par une confrontation avec la réalité physique et sa précision dans un domaine donné fait l’objet d’un consentement dans la communauté des ingénieurs. Dans ces conditions, le modèle mathématique acquiert une capacité prédictive importante. Il peut alors être utilisé pour caractériser l’entité étudiée : par exemple, prévoir la durée de vie d’un appareil électrique, le confort acoustique et thermique d’une salle de spectacle, la consommation de carburant d’une automobile, le rendement d’une éolienne ou la vitesse de navigation d’un sous-marin.

Cette technique s’impose aujourd’hui dans le monde industriel et dans de nombreuses disciplines scientifiques. Elle contribue fortement à l’innovation de ce secteur, en répondant à deux objectifs principaux :

• la maîtrise des risques techniques : elle permet la constitution de dossiers règlementaires, la démonstration de sécurité et de fiabilité, l’élaboration d’études d’impact environnemental, etc. ;

• la performance économique : elle concourt à l’optimisation des produits, à la démonstration de leur robustesse, à la prédiction de leurs performances ou à la réduction de leur coût de fabrication et d’utilisation.

Simuler, c’est ainsi exploiter la modélisation mathématique du monde réel telle que contenue dans les équations rendant compte de phénomènes physiques et la coupler avec la puissance de calcul offerte par les ordinateurs modernes, afin de comprendre, concevoir, prévoir et optimiser.

• Comprendre, parce que la simulation numérique permet de représenter avec une bonne précision de nombreux phénomènes physiques, chimiques, biologiques, ou sociaux et humains (comme en économie ou en démographie). Les calculs sur ordinateurs rendent possible une alternative à des essais ou à des observations réalisées dans des conditions réelles ou en laboratoire....