Validation numérique d’un modèle aérodynamique : application à une aile d’avion

Le couplage fluide-structure peut se produire dans de nombreux domaines d’ingénierie, et il a une considération cruciale dans la conception de nombreux systèmes d’ingénierie ; par exemple, la stabilité et la réponse des ailes d’avions dans l’industrie aéronautique et de la réponse des ponts et des bâtiments de grande hauteur au vent dans le génie civil. Ces problèmes sont souvent trop complexes pour les résoudre analytiquement et ils doivent donc être
analysés par des simulations numériques. Ce papier vise à contribuer à la discussion et la comparaison de deux différentes méthodes de discrétisation utilisées dans les solveurs de la dynamique des fluides (CFD) pour la simulation des charges aérodynamiques autour de l’aile ONERA M6. On compare l’efficacité numérique des deux codes de simulations (ANSYS/FLOTRAN et ANSYS/FLUENT), basés sur la méthode des éléments finis (MFE) et la méthode des volumes finis (MFV) respectivement, qui chacun sera couplé avec un solveur de la dynamique des structures (ANSYS/Mechanical) pour décrire le comportement aéroélastique de l’aile ONERA M6 dû à la charge aérodynamique du flux d’air.

Fluid structure coupling can occur in many fields of engineering, and it has a crucial consideration in the design of many engineering systems ; for example, stability and response of aircraft wings in aerospace industry and response of bridges and tall buildings to winds in civil engineering. These problems are often too complex to solve analytically and so they have to be analyzed by means of numerical simulations. This paper aims to contribute to the discussion on the efficiency of two different discretization methods used as computational fluid dynamics (CFD) solvers for the simulation of the airflow’s aerodynamic loading around the ONERA M6 wing. We compare the accuracy and computational efficiency of two simulation codes (ANSYS/Flotran and ANSYS/Fluent) based on the Finite Element Method (FEM) and the Finite Volume Method (FVM) respectively, and then coupled with a computational structure dynamics solver (ANSYS/Mechanical) to describe the aeroelastic behavior of the wing due to aerodynamic loads.

Couplage fluide-structure aérodynamique aéroélastique éléments finis volumes finis

aeroelastic Fluid/structure coupling aerodynamic finite volume finite element