Optimisation de foils supercavitants
ESTECO soutient Syroco
ESTECO s'est engagé à soutenir Syroco dans sa conception d'un speedcraft capable de battre le record du monde de vitesse à la voile. Dans le cadre de ce partenariat, l'éditeur de logiciels fournit à Syroco modeFRONTIER, sa solution complète d'automatisation et d'optimisation des processus dans le processus de conception technique.
Cubit Innovation Labs, partenaire avec qui Syroco co-innove dans plusieurs domaines critiques, apporte également des connaissances approfondies, acquises au cours d’années d'expérience de travail avec modeFRONTIER.
Utilisation de modeFRONTIER
La plateforme modeFRONTIER est utilisée depuis des années dans le monde de la voile pour une optimisation de conception multidisciplinaire. Les projets soutenus par la solution incluent par exemple la conception de yachts à foils AC75 de l’America's Cup, connus pour naviguer à une vitesse allant jusqu'à 50 nœuds (92,6 km/h). Luna Rossa PRADA Pirelli, American Magic, Groupama team France et Land Rover BAR ont également fait confiance à modeFRONTIER pour concevoir leurs bateaux de l'America's Cup lors des dernières éditions de la Coupe.
L'équipe de recherche et de simulation du Lab Syroco, sous le leadership des Docteurs Catherine Ramirez Villalba et Romain Lanos, s'appuie sur modeFRONTIER pour automatiser les processus de simulation et optimiser la conception de plusieurs composants critiques du speedcraft de Syroco. L'un des aspects les plus difficiles est probablement d'optimiser le profil du foil qui ancre le speedcraft à l'eau, et doit fonctionner à la fois dans des régimes cavitants et supercavitants.
Concevoir un procédé d'optimisation innovant pour les foils supercavitants
En novembre 2021, lors de la Conférence et Exposition Internationale CAE, Michele Farnesi de Cubit Innovation Labs a présenté les résultats des travaux réalisés en collaboration par les équipes Cubit et Syroco, à l'aide de modeFRONTIER.
Le défi majeur de la conception de foils haute performance est de mettre en place une procédure d'optimisation hydrodynamique pour obtenir les performances et la stabilité souhaitées, tout en prenant en compte la faisabilité des composants et en maîtrisant les coûts de calcul.
Le travail a commencé par une section 2D, initialement dérivée de la littérature scientifique et optimisée pour des régimes de supercavitation, tout en étant conforme aux exigences structurelles et technologiques de fabrication d’une aile. Cette étude a permis de combiner un outil de CAO avec un logiciel de structure et un logiciel de Computational Fluid Dynamics (CFD), ainsi que des bibliothèques permettant d'évaluer des contraintes structurelles et d'approximer un comportement en 3D en calculant la traînée et la portance de la section. Ensuite, grâce aux connaissances acquises au cours de ce projet, il a été possible de combler le manque de savoir-faire sur le comportement des ailes en supercavitation pour obtenir la prédiction de performance globale de l'aile en 3D.
Alors que les caractéristiques hydrodynamiques ont été évaluées à l'aide du logiciel CFD, la faisabilité de la construction de l'aile a été évaluée par une analyse avec la méthode des éléments finis (FEM), en imposant des forces déterminées à partir des résultats CFD. Cette procédure a conduit à une exploration d’un espace de conception bien défini et rapide, obtenant une réduction de traînée de plus de 25 % par rapport à une solution de référence avec une portance cible imposée.
Répartition de la charge surfacique sur l'aile utilisée pour l'analyse FEM
Valeur de traînée tracée en fonction du rapport d'aspect de toutes les géométries évaluées
Le processus de simulation et d'optimisation a évalué 4063 designs, ressortant 594 designs conformes aux contraintes et 548 designs non conformes ; les configurations restantes se réfèrent à des sections avec intersections ou non conformes aux limites de fabrication ou au-delà des limites de rapport d'aspect.
Une amélioration de 25 % a été obtenue par rapport à la forme de référence, en explorant une grande partie de l'espace de conception disponible. La robustesse de la procédure est démontrée par la présence d'un front de Pareto avec plusieurs optima convergents.
A propos de ESTECO
ESTECO est une entreprise informatique indépendante très spécialisée en optimisation numérique, processus de simulation et gestion des données. Avec plus de 20 années d'expertise, ESTECO aide plus de 300 organisations internationales à exceller dans leur expérience d’ingénierie numérique, accélérer le processus de prise de décisions et réduire les temps de développement. Ford Motor Company, Honda, Lockheed Martin, Toyota et Whirlpool sont parmi les principales sociétés qui utilisent ses technologies.
ESTECO est propriétaire de VOLTA, la plateforme d’entreprise innovante pour la gestion de procédés et données de simulation (SPDM) et l’optimisation de la conception, et modeFRONTIER, la solution logicielle de pointe d’automatisation du processus de simulation et d’optimisation de la conception.