Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La conception de pièces mécaniques constitutives de systèmes de propulsion de certains navires demande de développer des méthodes de simulation nouvelles, offrant aux ingénieurs la possibilité d’explorer une large gamme de paramètres et d’intégrer dans leurs analyses l’influence d’incertitudes. Ce retour d’expérience est consacré à un projet de recherche de long terme engagé par un grand groupe industriel en collaboration avec trois partenaires académiques, afin de développer des méthodes de réduction de modèles répondant à des objectifs d’optimisation et de fiabilisation de la conception.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Cédric LEBLOND : Ingénieur-chercheur,
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Jean-François SIGRIST : Ingénieur-chercheur, journaliste scientifique - Expertise & communication scientifiques (eye-π)
INTRODUCTION
Les usages industriels de la simulation numérique ne cessent de se diversifier : cette technique bénéficie d’innovations constantes, lesquelles résultent du travail collaboratif d’ingénieurs et chercheurs académiques et industriels. Le présent retour d’expérience, qui en donne un exemple, concerne le développement de méthodes numériques fondées sur des modèles d’ordre réduit et intégrées dans des codes de calculs exploitables par des ingénieurs de l’industrie. Les applications visées – la vibro-acoustique et l’hydrodynamique – concernent principalement des problématiques intéressant le secteur naval ; elles se rapportent cependant à une physique rencontrée dans de nombreux autres secteurs, comme le transport ou l’énergie, etc.
Le développement de ces méthodes s’est accompli dans le cadre d’un programme de recherche engagé sur plusieurs années par un constructeur naval d’envergure internationale, en collaboration avec des chercheurs académiques experts en modélisation physique et simulation numérique. Il a permis de mettre au point de nouvelles approches numériques ouvrant la voie à l’optimisation et à l’amélioration de structures soumises à des sollicitations mécaniques variées (vibratoires, hydrodynamiques, etc.) et de rendre accessibles ces techniques à des ingénieurs de conception.
Domaine : innovation, recherche collaborative.
Entreprises concernées : constructeurs (industrie navale, énergies marines), éditeurs de logiciels (calcul scientifique, simulation numérique, HPC), bureaux d’études (conception de systèmes de propulsion, de récupération d’énergie).
Technologies/méthodes impliquées : modélisation numérique, calcul scientifique, éléments finis.
Secteurs : constructions mécaniques, ingénieries navale et maritime, énergies marines renouvelables.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
simulation numérique modèles d’ordre réduit études paramétriques interactions fluide-structure
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Bilan et perspectives
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2. Mise en œuvre du projet-actions menées
2.1 Aspects techniques
2.1.1 Modèles d’ordre réduit pour la vibro-acoustique de structures immergées
Dans les problèmes de vibro-acoustique, le problème à résoudre est de la forme générique de l’équation (1), les inconnues x (ω/t,λ) étant le champ de déplacement dans la structure et le champ de pression dans le fluide, le terme de forçage b (ω/t,λ) décrivant les efforts imposés sur le système et l’opérateur A (ω/t,λ) rendant compte de la dynamique du système. Un exemple typique des problèmes industriels visés est celui d’une hélice marine constituée d’un matériau métallique, avec un insert en matériau viscoélastique, et immergée dans de l’eau dans un domaine libre de frontière (figure 1).
L’exemple est décrit de façon plus détaillée dans la référence qui donne les dimensions de l’hélice, les propriétés des matériaux utilisés, commente et détaille les résultats de calculs qui sont succinctement exposés ci-après. Le modèle numérique prend en compte le comportement de la structure métallique, les effets d’amortissement apportés par le matériau viscoélastique et les effets inertiels et radiatifs apportés par le fluide.
Le premier projet, conduit de 2014 à 2017, s’est intéressé à ce type de...
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Mise en œuvre du projet-actions menées
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEBLOND (C.), SIGRIST (J.F.) - A reduced basis approach for the parametric low frequency response of submerged viscoelastic structures. - Finite Elements in Analysis and Design, 119, 15-29 (2016).
-
(2) - CHEVREUIL (M.), SLAMA (M.) - Change of variables within multi-linear approximation. - Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences, 8, 17 (2021).
-
(3) - OULGHELOU (M.), ALLERY (C.) - Non intrusive method for parametric model order reduction using a bi-calibrated interpolation on the Grassmann manifold. - Journal of Computational Physics, 426, 109924 (2021).
-
(4) - LEBLOND (C.) et al - Application de la méthode de base réduite pour la réponse vibroa-coustique de structures immergées avec paramètres incertains. - 13e colloque national en calcul de structures, Giens (2017).
-
(5) - LEBLOND (C.) et al - A goal-oriented model reduction technique for parametric fluid-structure problems. - ECCM6/ECFD7, Glasgow (2018).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Naval Group : « Découvrez la revue Research », 14 octobre 2022.
https://www.naval-group.com/fr/decouvrez-la-revue-research
HAUT DE PAGEConstructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
code_aster – https://www.code-aster.org
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)Naval Group
Centre d’Expertise des Structures et Matériaux Navals
5, rue de l’Halbrane
44340 BOUGUENAIS
https://www.naval-group.com/fr
École Centrale de Nantes
1, rue de la Noë
BP 92101
44321 NANTES
La Rochelle Université
1, avenue Michel Crépeau
17000 LA ROCHELLE
https://www.univ-larochelle.fr
HAUT DE PAGE
Finite Element in Analysis and Design
http://www.elsevier.com/locate/finel
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