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Couplage fluide-structure

Participants : Charbel Farhat (université du Colorado à Boulder, USA), Bruno Koobus (université du Colorado à Boulder, USA), Stéphane Lanteri, Serge Piperno (Cermics)

La collaboration entre les projets SINUS et CAIMAN et le Center for Aerospace Structures de l'université du Colorado à Boulder (C. Farhat et B. Koobus) autour du thème modélisation et simulation numérique de l'aéroélasticité existe depuis maintenant trois ans. Cette année a vu certaines évolutions sur l'environnement mis au point en 95 pour la simulation numérique du couplage fluide/structure dans le cas tridimensionnel (C. Farhat, S. Lanteri, M. Lesoinne and P. Stern, High performance solution of three-dimensional nonlinear aeroelastic problems via parallel partitioned algorithms : methodology and preliminary results, accepté pour publication dans Comput. Syst. in Eng., 1996) sur plateforme parallèle hétérogène. Ces améliorations sont principalement le fruit du séjour postdoctoral de B. Kobbus (à Boulder depuis juillet 95) ; elles concernent l'amélioration du schéma implicite d'intégration en temps (prise en compte de la formulation du second ordre proposée par H. Guillard et R. Martin[9] ) et étude de modèles de turbulence instationnaires (pour l'instant développés et dans le cadre bidimensionnel).

En parallèle avec la collaboration citée ci-dessus, nous avons démarré depuis janvier 1996 une action transversale avec plusieurs projets de l'INRIA Rocquencourt : J. Mouro, P. Le Tallec et M. Thiriet (projet M3N ), M. Vidrascu (projet MOSTRA ) et F. Hecht (projet GAMMA ). Ce groupe de travail ``couplage fluide/structure'' s'est fixé comme objectif de réaliser sous 18 mois deux ou trois expériences numériques sur des problèmes et géométries modèles, mettant en jeu un environnement de simulation basé sur des développements en dynamique des fluides, dynamique des structures et adaptation de maillage réalisés dans chacune des équipes. Ces simulations à caractère démonstratif devraient constituer une base solide pour des collaborations à plus long terme. En local avec S. Piperno, des résultats préliminaires ont été obtenus sur l'étude du phénomène de flottement d'une plaque plane en régime supersonique. Ces calculs mettent en jeu le module de calcul de l'écoulement fluide tel qu'il est utilisé aujourd'hui dans l'équipe de C. Farhat à Boulder. Le module structure repose sur une modélisation simplifiée (modèle de poutre monodimensionnelle) mettant en jeu une discrétisation du type différences finies et une intégration en temps par une méthode de Newmark. Dans un avenir proche, ce module sera remplacé par un solveur structural plus élaboré provenant du projet M3N. Les simulations sont effectuées sur le calculateur parallèle SGI Power Challenge Array du Centre Charles Hermite de Nancy. Des résultats préliminaires ont notamment été présentés lors de la conférence ``Parallel Computational Fluid Dynamics 96'' [22].

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