Simulation pour le secteur des transports et de la motorisation

Le secteur des transports et de la motorisation est un des principaux utilisateurs de la simulation numérique des fluides. Si à l'origine elle servait principalement à étudier les performances aérodynamiques dans l'aéronautique, elle est aujourd'hui utilisée pour de nombreuses applications différentes suivant les résultats souhaités : aérodynamisme, aéro-élasticité, aéro-acoustique, combustion, particules,... D'autre part la réduction des coûts des simulations, grâce à l'évolution continue des méthodes numériques et des calculateurs, permet également de réaliser des études dans d'autres domaines des transports, dont les budgets de développement sont moindres que pour l'aéronautique et le spatiale : automobile, ferroviaire, nautisme,...

La simulation, pour quelles applications ?

On peut réaliser aussi bien des simulations externe, où l'on calcule l'écoulement autour d'un véhicule en déplacement, que des simulations internes, où l'on calcule les écoulements de gaz ou de liquides à l'intérieur des systèmes du véhicule. Il est possible de simuler tout type de situations : liquides, gaz, avec ou sans interface, régime laminaire et/ou turbulent, écoulement compressible ou non, régime sub/trans/super/hyper-sonique avec tout types de chocs,...

En simulation externe on pourra notamment déterminer :

  • les efforts aérodynamiques d'un avion ou d'un drone à voilure fixe (portance, traînée, moments...) ;

  • les performances aérodynamique d'un hélicoptère ou d'un drone à voilure tournante ;

  • l'influence du sillage d'un rotor sur la dérive d'un aéronef ;

  • la traînée et l'appui aérodynamique d'un véhicule routier, et leur optimisation par l'installation de dispositifs adéquats (déflecteurs sur un camion, aileron sur un véhicule de compétition, diffuseurs...) ;

  • la répartition des flux d'air lorsque des prélèvements sont effectués, comme par exemple pour refroidir le moteur ou les freins d'une automobile ;

  • les efforts aérodynamique sur un train subissant un vent traversier ;

  • les performances d'une voilure de bateau ;

  • les performances et la flottabilité d'une coque de bateau, ainsi que le sillage produit ;

  • les interactions fluide-structure lorsque des éléments sont susceptible de se déformer, comme une aile d'avion. Il est possible de prendre en compte aussi bien les petites que les grandes déformations ;

  • la production d'ondes acoustiques, leur fréquence et leur intensité, comme par exemple autour d'un train d'atterrissage déployé ;

  • les trajectoires et lieux d'impact de particules (glace, sable,...), et éventuellement la formation de givre et/ou de films liquides ;

  • ...​

En simulation interne on pourra déterminer :

  • les performances (taux de compression, taux de dilution, rendement, températures,...) d'un moteur de type turboréacteur, avec des étages tournants et d'autres fixes ;

  • les trajectoires de particules dans un tel moteur ;

  • les pertes de charge d'un circuit aéraulique (collecteur d'échappement,...) ou hydraulique (circuit de freinage,...)

  • les réactions chimiques, comme la combustion dans un moteur ;

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Autant de cas d'études abordés par Andheo, dont l'expérience acquise est grande dans ce secteur, comme l'attestent nos multiples références Client.

Quels logiciels ?

Andheo dispose de plusieurs logiciels différents, et utilise le plus adapté suivant le degré de précision souhaité et les phénomènes physiques à prendre en compte :

  • SolidWorks Flow Simulation : ce logiciel est particulièrement adapté pour apporter une aide à la conception, idéal pour vérifier rapidement et à moindre coûts que le véhicule ou le système étudié se comporte qualitativement comme espéré et pour identifier les axes d'amélioration (éléments produisant de la traînée, zones où les pertes de charges sont importantes,...)

  • elsA : ce code de l'ONERA, utilisé notamment par les groupes Airbus et Safran, permet d'obtenir des résultats aérodynamiques précis, et a été validé sur de nombreux cas expérimentaux. Des résultats de simulations faites avec elsA sont souvent inclus dans les dossiers de certification aéronautique.

  • CEDRE : cet autre code de l'ONERA permet de simuler en plus de l'aérodynamique, de nombreuses physiques différentes qui peuvent interagir entre elles : particules, films liquides, écoulements réactifs, rayonnement avec ou sans milieu participatif, conduction thermique,... Grâce à l'utilisation de maillages non-structurés de polyèdres quelconques, il est possible de simuler des géométries complexes bien plus facilement qu'avec des logiciels basés sur des maillages structurés comme elsA. Des calculs réalisés avec CEDRE par Andheo ont déjà été utilisés pour la certification d'équipements aéronautiques.

  • Xflow : basé sur la méthode Lattice-Boltzmann, Xflow est particulièrement adapté à la résolution d'écoulement autour de pièces mobiles (rotor d'hélicoptère, roue,...) et permet la prise en compte d'interfaces entre deux fluides non-miscibles (eau/air, eau/huile,...). De plus la méthode Lattice-Boltzmann s'affranchit du maillage et n'utilise qu'un réseau de nœuds pour définir la précision souhaitée localement, ce qui permet de réduire le temps nécessaire pour la préparation des calculs et de traiter des géométries complexes. 

Quelle que soit votre problématique, Andheo, fort de son expérience, pourra vous proposer la solution de simulation répondant à vos besoins.

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