ColourFul Dynamics

Ici ça parle de mon stage, donc il y a des choses que tout le monde ne peut pas forcément comprendre. En bleu j'essaye d'expliquer. En mauve c'est plutôt pour les mécaniciens.

Ce titre est une private joke des gens qui font de la mécanique des fluides. On désigne en général la simulation numérique en mécanique des fluides par CFD pour Computational Fluid Dynamics. Et bien souvent, le résultat qu'on montre aux gens c'est une belle illustration très colorée un peu comme celle ci-dessous (tout en bas). Du coup on tourne ça en dérision et on l'appelle colourful dynamics. Il y a là-derrière l'idée que la simulation numérique ne doit pas juste produire de belles images en couleur, elle doit surtout donner des résultats fiables.

Entrons dans le vif du sujet, mes simulations numériques. Je suis dans une période où je dois faire 20 simulations différentes : 5 angles d'incidence différents du carré qu'on voit sur le schéma ci-dessus (qui n'est pas entièrement à l'échelle), et pour chaque angle 4 nombres de reynolds différents (en gros la vitesse du fluide qui arrive par la gauche). En fait c'est la viscosité qu'on modifie. On fixe U=1. Cela dit la vitesse incidente change un tout petit peu avec l'incidence, c'est U tilde et non U, cf. le début de rapport dont j'ai déjà donné le lien et que j'ai mis à jour depuis. 

Pourquoi je fais ces 20 simulations? La réponse est dans ce même rapport, et je ne peux guère la raccourcir.

Voici la tête du maillage global :

Le maillage c'est une division de l'espace en éléments qu'on appelle mailles. Sur chaque maille on simplifie les choses, et ça nous permet de résoudre le truc avec un ordinateur. Pour avoir des résultats valables on fait des mailles plus petites là où se produisent les phénomènes qui nous intéressent. C'est pour ça qu'ici c'est plus fin autour du carré (qui est minuscule vu de loin) et dans son sillage.

Vu de loin c'est comme un maillage de cylindre circulaire.

Et en se rapprochant du carré :

Là apparaît la spécificité par rapport au cylindre circulaire : on a raffiné autour des coins.

Après 6 jours de calcul, les serveurs de calcul étant vieux et lents (calcul instationnaire, 3000 pas de temps : ça permet d'atteindre un bon régime permanent), je peux par exemple avoir une belle image de la vorticité (le rotationnel de la vitesse) (ça donne une idée des endroits où le fluide fait des tourbillons) pour une incidence de 5° et un reynolds de 200 :