Le projet SINUS de l'INRIA a développé en collaboration avec l'équipe du Pr Charbel Fahrat du CAS (Center for Aerospace Structures) de l'université de Boulder, Colorado, un logiciel de simulation de couplage fluide structure. Les principales caractéristiques de ce logiciel sont:

- Solveur fluide 3D, éléments finis non-structurés, parallèle, non-linéaire, implicite précis au second ordre en temps et en espace

- Solveur structure  3D, éléments finis non-structurés, parallèle, non-linéaire, implicite précis au second ordre en temps et en espace

- Formulation du problème couplé à trois champs:
            - fluide
            - structure
            - maillage déformable (dynamique)

Afin de résoudre le problème couplé, le solveur fluide utilise une formulation ALE (Arbitrary Lagrangian Euler) pour le calcul des flux sur des maillages dynamique et l'intégration temporelle vérifie la condition GCL (Geometrical Conservation Law) d'ordre deux.

Le calcul de la déformation de la structure utilise quant à lui une  formulation purement Lagrangienne.

Le maillage du domaine fluide est déformé afin de suivre le mouvement de l'interface fluide-structure et la position des points intérieurs est alors solution d'un système pseudo-structural (on attache à chaque noeud du maillage une masse fictive et chaque arrète est vue comme un ressort linéaire de tension/compression, on peut également ajouter des ressorts de torsion à chaque noeud si la déformation du maillage est importante).

L'algorithme de couplage est un algorithme décalé en temps permettant d'obtenir une précision d'ordre deux en temps sur le problème couplé.

Les interfaces fluide / structure peuvent être non-coïncidentes ce qui introduit plus de souplesse dans la génération des deux maillages.
 

Les logiciels fluide et structure sont entierement paralèlles ce qui permet de réduire considérablement les temps de calculs.
 

Le consortium Aérostructure (1998-2000), piloté par le projet SINUS de l'INRIA Sophia-Antipolis, étais composé de 7 partenaires:
 

Ce consortium avait pour objectif d'effectuer un transfert de méthodologie et technologie de l'INRIA vers l'industrie dans le domaine de la simulation numérique du couplage fluide/structure.

Ce transfert de technologie s'est articulé suivant trois axes:

• Etude méthodologique et bibliographique des techniques employées par l'INRIA et l'Université de Boulder.
• Simulation de cas tests industriels (choisis par les partenaires) permettant la comparaison/validation entre codes (Industriels / INRIA).
• Aide et conseil dans l'implémentation des techniques préconisées par l'INRIA.

- Aérospatiale: étude d'un lanceur générique
 

- Dassault Aviation: flottement de l'aile AGARD
 

- EDF: dépression brusque dans une conduite
 

- Hispano-Suiza: couplage dans un inverseur de poussée
 

- SEP: couplage entre un jet supersonique et un divergent
 

- SNPE: couplage dans un booster à poudre
 

Vous pouvez également visualiser un exemple de couplage fluide /structure qui permet de comprendre la méthodologie utilisée.
 

Cette étude a été réalisée à l'INRIA par Romuald Carpentier, Alain Dervieux, Bruno Koobus, Raphaël Lardat et Eric Schall ainsi qu'avec l'aide de Charbel Farhat de l'Université du Colorado.