Mécanique des fluides numérique
Cet article est une ébauche concernant la mécanique des fluides.
La mécanique des fluides numérique (MFN) consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, de équations de Navier-Stokes, etc.
La MFN a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux.
Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes.
Historique
Méthodologie
De manière générale, la résolution d'un problème de MFN passe par trois grandes phases :
- la préparation du problème : ceci passe par la définition d'une géométrie, d'un maillage discrétisant le domaine de calcul,du choix des modèles et méthodes numériques employés
- la résolution numérique du problème qui passe par l'exécution d'un programme informatique. Bien des problèmes suscitant un minimum d'intérêt nécessitent des ordinateurs aux très grandes capacités ;
- l'exploitation des résultats : ces derniers sont vérifiés afin de vérifier leur cohérence, puis examinés afin d'apporter des réponses aux questions posées par le problème de MFN de départ. Cette exploitation passe le plus souvent par des logiciels de post-traitement scientifique utilisés dans de nombreuses branches de la physique, ou bien par les modules de post-traitement disponibles dans certains logiciels de MFN commerciaux.
Modèles physique
Fluide incompressible
Fluide compressible
Écoulement diphasique
Modélisation de la turbulence
Équations de Reynolds
Simulation des grandes échelles
Simulation numérique directe
Méthodes de discrétisation
Méthode des différences finies
Méthode des volumes finis
Méthode des éléments finis
Résolution du problème discrétisé
Obtention d'une solution stationnaire
Obtention d'une solution instationnaire
Domaines d'application
Recherche fondamentale
Applications industrielles
Principaux logiciels
Références
Voir aussi