Équilibre dynamique d'une voile par une approche fluide structure

Abstract

Le coût élevé des essais en bassin de carène associéaux performances accrues des moyens de calcul amène lesarchitectes navals à utiliser de plus en plus les outils desimulations numériques pour la conception de voiliers. Ainsi, denouveaux VPP (Velocity Prediction Programm) entièrement numériquesse sont développés [ Roux et al. Yacht performance prediction: Towards a numerical vpp,in: High Performance Yacht Design Conference, December 2002, Auckland] . Ces outils, basés surla modélisation aéroélastique des voiles couplée à un modèled'écoulement hydrodynamique avec surface libre autour de lacarène, permettent la modélisation numérique d'un voilier ennavigation réelle. L'étude présentée traite de la modélisationaéroélastique. Elle porte sur l'interaction d'une structuretridimensionnelle idéalement flexible avec un écoulementinstationnaire. L'objectif est d'inclure la déformation et ledéplacement du câble supportant la voile d'avant du voilier(l'étai) qui modifie le volume de la voile et donc lefonctionnement du voilier. Le problème aéroélastique couplé estrésolu par une méthode itérative où les simulations élastiques etaérodynamiques se succèdent pour converger vers un équilibrestatique. Nous introduisons plus particulièrement dans ce travailla résolution mécanique d'un câble soumis à un chargementtridimensionnel par une méthode variationnelle et son couplageavec la voile. Le comportement mécanique de la voile est modélisépar un système de réseau de fils [ Le Maître,Contribution numérique à la résolution de problèmes d'interaction fluide structure,Thèse, Institut de mécanique INSA de Rouen, France, 1998]et l'écoulement aérodynamique par une méthode de surface portante associée à une méthode particulaire [ Charvet et al., Numerical simulation of the flow over sails in real sailing conditions, J. Wind Eng. Ind. Aerod. Special Issue Sail Aerodynamics 63 (1996) 111–129]. Nous présentons les résultats d'un calcul aéroélastique d'une voile sur son étai soumis à un écoulement de fluide parfait dans lesquels l'influence d'un étai libre sur le comportement d'une voile est mise en évidence.