Qu’est-ce qu’une simulation CFD ?
La simulation CFD est la résolution des équations de la dynamique des fluides sur un ordinateur.
Elle est utilisée notamment pour la conception et le développement de produits ainsi que d’équipements. Pour ce faire, elle reproduit divers phénomènes d’écoulement sur un ordinateur. Il n’est pas nécessaire de fabriquer des prototypes et d’effectuer des expériences. Toutefois, il est possible de les simuler sur ordinateur, ce qui permet de réduire les délais et les coûts.
De plus, il est possible de reproduire des phénomènes d’écoulement complexes (par exemple, la turbulence) qui sont difficiles à analyser expérimentalement.
Utilisations de la simulation CFD
Elle est utilisée dans divers domaines liés aux fluides. Par exemple, dans la conception et le développement d’automobiles et d’avions. La traînée aérodynamique doit alors être prise en compte, ce qui doit être reproduit par la simulation CFD.
En fonction de la conception, cela peut avoir un impact significatif sur les performances de conduite et de vol. Cela peut ainsi conduire à une amélioration de l’efficacité énergétique. La compréhension des propriétés des gaz et des liquides circulant dans les tuyaux est également fondamentale pour diverses infrastructures (électricité, eau, gaz). C’est là que la simulation CFD est utilisée pour analyser les fluides.
Principe de la simulation CFD
CFD est l’abréviation de “Computational Fluid Dynamics” (dynamique des fluides numérique).
La simulation CFD a progressé au fur et à mesure que les performances des ordinateurs se sont développées de manière significative et que l’analyse numérique des phénomènes d’écoulement est devenue plus pratique. Depuis 1970 environ, l’utilisation de superordinateurs s’est progressivement généralisée et a contribué à faire progresser la technologie CFD.
Même les phénomènes d’écoulement difficiles à analyser expérimentalement peuvent être reproduits par la simulation numérique des équations de Navier-Stokes. La simulation CFD joue un rôle particulièrement important dans les problèmes de turbulence. Ces derniers sont encore des problèmes non résolus qui ne peuvent pas être analysés de manière classique.
Les simulations utilisent souvent des modèles physiques simplifiés pour analyser le mouvement des fluides. Cela a pour effet d’entraîner des erreurs par rapport à l’écoulement réel. Si un modèle physique détaillé est défini pour une simulation plus précise, la quantité de calculs à traiter augmente. Du matériel et des logiciels de haute spécification deviennent alors nécessaires.
Dans ce cas, des superordinateurs peuvent être utilisés pour effectuer l’énorme quantité de traitements arithmétiques et graphiques à grande vitesse.