Comment la Castafiore casse-t-elle les verres a distance?
Et quel rapport avec les boosters de la fusee ARIANE?
Si la note chantee puissamment par Bianca Castafiore
correspond a la frequence de vibration du verre, les ondes
sonores (vibration de la pression ambiante) vont agir comme
la personne qui pousse une balancoire. C'est a dire que la balancoire
sera poussee, au bon moment de son balancement, et qu'elle ira de plus en plus vite,...
Dans le cas du verre, cela se termine par sa rupture
qui intervient lorsque la deformation devient trop grande.
Ce phenomene de couplage entre aerodynamique et structure met en evidence un passage de l'energie de l'aerodynamique (energie sonore) vers la structure (energie de deformation du verre).
Un tel transfert d'energie n'est souvent pas souhaitable, dans la mesure ou il provoque des accidents et il est tres important
de pouvoir predire sur ordinateur ce phenomene.
Pour cela il faut combiner deux modeles mathematiques, un modele
pour le fluide (ici un gaz), un modele pour la structure (le verre),
permettant de rendre compte de leurs comportements mecaniques
respectifs ; on obtient le modele mathematique couple .
Une fois le modele mathematique couple defini, il est reformule sous forme
d'un deuxieme modele mathematique couple, dit " modele en Elements finis " (faisant intervenir un grand
nombre de figures geometriques simples, comme des carres ou des triangles).
Il est ensuite mis sous forme d'un
programme d'ordinateur
en langage ordinateur evolue (FORTRAN) et execute par un
superordinateur sur differentes applications.
En effet, le programme deroulera ses operations sur des
donnees initiales (des suites de nombres) representant
un cas d'application ,
c'est a dire definissant une geometrie (exemple : la forme du verre)
et des caracteristiques physiques (exemple : la vibration de l'air et
les nombres definissant la resistance mecanique du verre).
A la fin du programme, il est possible de
visualiser le phenomene predit
par le modele pour chaque cas, c'est a dire d'en tirer
des images qui informeront l'ingenieur sur la solidite
du dispositif envisage.
Vibrations ou pas vibrations?
- Avec Aérospatiale: nous avons etudie la deformation d'un lanceur complet (fusee) sous l'influence du vent provoque par sa propre vitesse, voir : étude d'un lanceur générique
- Avec Dassault Aviation: nous avons calcule la resonance d'une aile d'avion : les avions volent-ils comme des oiseaux en battant des ailes? Voir : flottement de l'aile AGARD
- Avec EDF, c'est aussi tres serieux, des fuites peuvent provoquer des deformations dans les installations produisant de l'electricite, voir: dépression brusque dans une conduite
- A l'atterrissage, nos gros avions freinent avec leur moteurs en inversant l'air souffle vers l'avant.
Savez vous que c'est Hispano-Suiza qui construit les dispositifs d'inversion au Havre? Voir : couplage dans un inverseur de poussée
- Qui fabrique les moteurs principaux d'ARIANE, c'est SEP a Vernon (Normandie) et pour eux nous avons etudie le couplage entre un jet supersonique et un divergent
- Les moteurs lateraux d'ARIANE sont fabrique par SNPE et nous avons etudie le couplage dans un booster à poudre
C'est beaucoup plus detaille dansl'exemple plus complet (et anime) de couplage fluide /structure qui explique aussi la méthodologie utilisée.
Des informations plus techniques sont donnees dans la page
couplage aeroelastique de l'equipe SINUS.
Cette étude a été réalisée à
l'INRIA par Romuald
Carpentier, Alain
Dervieux, Bruno
Koobus, Raphaël
Lardat et Eric Schall avec l'aide de Charbel
Farhat de l'Université du Colorado.