Contexte-enjeu-objectifs du projet
Valider les outils de co-simulation des interactions fluide-structure pour le naval

1.1 De nouveaux usages de la simulation pour répondre aux besoins de nouvelles conceptions

Le développement de nouveaux produits dans la filière maritime, navale et énergie marines demande conjointement de mettre au point de nouvelles méthodes de calcul afin de simuler leur fonctionnement et d’accompagner leur conception et leur optimisation. C’est typiquement le cas de certains profils portants (ou hydrofoils), que l’on souhaite rendre plus souples, afin de concevoir par exemple des propulseurs plus légers, plus discrets et plus affinés. C’est également le cas de nouveaux systèmes de récupération d’énergie, comme les hydroliennes, dont certaines pièces sont conçues en matériaux composites. À la différence du secteur de l’aéronautique, qui conçoit des ailes construites en matériaux composites et soumises à des écoulements d’air, le secteur de la construction navale cherche à dimensionner des hydrofoils, lesquels sont assujettis à des forces « hydrodynamiques », ce qui demande de prendre en compte, comprendre et prédire les effets de couplage mécanique fluide-structure.

L’un des moyens pour y parvenir est de simuler ces interactions au moyen de modèles numériques opérés sur ordinateur. Pour les applications précitées, il s’agit alors de disposer de solutions et modèles de référence, obtenus par simulation numérique, intégrant – dans des hypothèses de calcul industriel – une physique multiple : celle du comportement des structures souples (isotrope lorsqu’elles sont constituées de matériaux élastomères, anisotrope lorsqu’elles sont constituées de matériaux composites) et celle du couplage fluide-structure, et éventuellement d’intégrer d’autres effets physiques (comme la turbulence ou la cavitation). Un choix pragmatique est de travailler avec des outils « commerciaux », disponibles « sur étagère » car déployés en bureau d’études, et d’évaluer les apports des techniques de « co-simulation » (figure 1), lesquelles se fondent sur le couplage entre un code de dynamique des structures (CSD pour computational structural dynamics en anglais) et un code de dynamique des fluides (CFD pour computational fluid dynamics) et dont on expose le principe dans les articles ...