Un des pôles d'expertise du groupe concerne la simulation des systèmes critiques (environ 130 collaborateurs). Elle possède une excellente image de marque auprès de ses clients (secteurs aéronautique et spatial, construction navale, transport, nucléaire et défense, pétrole & gaz).

Dans le cadre des démarches R&T de notre équipe simulation numérique, vous participez à l’évaluation du logiciel de CFD open-source OpenFOAM permettant la résolution d’un écoulement fluide et la modélisation de problèmes multi-physiques. Cet outil offre une alternative solide aux logiciels payants et possède une grande communauté ainsi qu’une documentation fournie accessible facilement sur internet.

L’objectif de ce stage est dans un premier temps de prendre en main le logiciel OpenFOAM, puis d’évaluer ses capacités au travers de la simulation d’un problème multi-physique complexe : le problème de flutter (flottement aéroélastique).

Figure 1 : Cartographie du coefficient de pression autour d’un profil d’aile (source Flutter analysis with an Euler-based solver in OpenFOAM, A. Mannarino & S. Ricci, Politecnico di Milano)

Figure 2 : Diagramme de la multi-physiques du phénomène de flutter (source Introduction to structural dynamics and aeroelasticity: Cambridge University Press, D.H. Hodges & G.A. Pierce, 2011)

Le stage se déroulera en plusieurs étapes :

Étape 1 : Bibliographie

Il s’agit ici de se familiariser avec les phénomènes multi-physiques intervenant dans le problème de flutter ainsi que sa modélisation. Le stagiaire bénéficiera des travaux d’un stage de césure effectué en 2022, ainsi que sur la documentation interne à INGELIANCE.

Étape 2 : Appropriation du logiciel OpenFOAM / Problème de flutter

L’idée est de s’approprier le logiciel OpenFOAM ainsi que l’environnement du cluster CCRT* (nécessaire pour lancer des calculs d’envergure). Des cas tests simples de type aérodynamique 2D pourront par exemple être envisagés pour se faire la main sur le logiciel.

Dans un second temps, le stagiaire bénéficiera des travaux effectués en 2024 dans le cadre d’un stage sur la modélisation OpenFOAM d’un problème de flutter en 2D, ce qui permettra d’optimiser cette étape du stage.

Etape 3 : Etude couplage fluide / structure en 3D

L’objectif sera de modéliser la multi-physique, et en particulier le couplage aéroélastique, en 3D à l’aide d’OpenFOAM, de réaliser des calculs sur le cluster CCRT*. Une étude rapide de faisabilité du couplage fluide/structure au sein d’OpenFOAM sera à mener.

En fonction des résultats de cette étude, le stage s’orientera vers la mise en place du couplage dans OpenFOAM ou avec un autre logiciel de calcul de type NASTRAN. Dans le cas où cette solution est retenue, il s’agira alors dans un premier temps de vérifier le chainage (couplage faible) entre OpenFOAM et NASTRAN, puis réaliser un couplage fort entre les 2 logiciels, si possible au CCRT*.

Si le temps le permet, une étude comparative entre la sol 145 de NASTRAN (calcul aéro-élastique utilisant la méthode Doublet Lattice Method pour déterminer les efforts aérodynamiques) et ce même calcul recalé avec des données issues de OpenFOAM pourra être réalisée pour étudier l’impact due à ce recalage sur la vitesse de flutter.

*CCRT : Centre de Calcul Recherche et Technologie du CEA (Machine Topaze ~100 000 cœurs)