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AÉRAULIQUE ET AÉRODYNAMIQUE

Simulation numérique, aéraulique et aérodynamique

Une grande partie des problématiques de mécanique des fluides que rencontrent les industriels concerne les écoulements d’air ou de gaz en général, aussi appelés écoulements aérauliques.

Aujourd’hui, la plupart des systèmes aérodynamiques sont dimensionnés à l’aide d’outils de simulation numérique en mécanique de fluides. Avec le développement des outils de calcul modernes, le temps et le coût d’une étude par simulation numérique sont largement inférieurs à ceux exigés par une campagne complète de mesures expérimentales en soufflerie par exemple.

Etudes pour le domaine industriel et de la construction

Les secteurs industriels concernés par ce type d’écoulement sont en priorité le secteur aérospatial et le secteur automobile. Pour ces secteurs d’activité, nous modélisons les écoulements aérodynamiques externes pour calculer le coefficient de traînée qui indique les pertes par frottement d’un mobile en mouvement. Cette démarche est mise en œuvre par exemple pour améliorer l’aérodynamisme d’un véhicule et réduire sa consommation de carburant. Pour le secteur aérospatial, lorsque le mobile à étudier est un avion ou une fusée, la problématique est plus complexe car des effets de compressibilité apparaissent pour les écoulements d’air à fort nombre de Mach, créant parfois des ondes de choc.

Écoulements aérodynamiques

Le secteur de l’énergie est aussi concerné par les écoulements aérodynamiques. En particulier, l’intérêt pour l’énergie éolienne est aujourd’hui croissant dans l’objectif de réduire notre dépendance aux énergies fossiles, et par conséquent diminuer les émissions de gaz à effet de serre pour limiter le réchauffement climatique. Dans ce domaine, les outils de simulation numérique en mécanique des fluides sont utilisées non seulement pour dimensionner les pales et les éoliennes les plus performantes, mais aussi pour évaluer l’implantation des sites d’éolienne, leur disposition et leur rendement théorique couplé aux données météorologiques locales.

Simulation aéraulique pour le secteur de la construction

Un autre secteur d’activité présente un intérêt croissant pour les études de mécanique des fluides numérique : le secteur de la construction et de l’aménagement urbain.

Les objectifs de la simulation aéraulique externe à l’échelle d’un bâtiment ou d’un quartier sont doubles :

  • d’une part, la modélisation numérique permet d’évaluer les contraintes liées au vent subi par la structure du bâtiment pour son dimensionnement.
  • d’autre part, la modélisation de l’écoulement aéraulique permet d’anticiper l’impact de l’implantation d’un projet urbain ou d’un nouveau bâtiment sur le confort au vent des usagers.

Au-delà des calculs purement aérauliques, la simulation numérique 3D permet de coupler les écoulements d’air avec d’autres phénomènes physiques, qu’il s’agisse par exemple des transferts thermiques avec la modélisation des régimes de convection libre et de convection forcée, ou du transport d’espèces avec la modélisation de la dispersion atmosphérique de gaz.

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