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Ils traitent presque tous les problèmes

- La baisse des prix du matériel les rend plus accessibles, mais une solide formation reste indispensable.

Alors que le marché de la CAO ne connaît qu'une croissance de quelques pour cent, celui de la simulation devrait enregistrer une croissance de 12 % en 2004. Selon Daratech, avec 2,1 milliards de dollars, il représentera environ un quart du marché du PLM. Et l'un de ses segments les plus porteurs est celui lié à la mécanique des fluides.

Force est de constater, en effet, que la seule mécanique des structures n'est plus suffisante pour développer de meilleurs produits. Il faut, pour s'approcher au plus près de la réalité, étudier simultanément les multiples phénomènes physiques interagissant avec le produit. Les spécialistes de la simulation parlent de multiphysique. La mécanique des fluides est alors aux premières loges, puisque c'est la branche de la physique qui étudie les forces exercées sur et par les fluides tant liquides que gazeux. Et beaucoup de produits interagissent avec des fluides, soit en se déplaçant dans l'air, soit en véhiculant des fluides dans leurs entrailles.

Des boîtes à outils pour modéliser les problèmes

L'étude des fluides n'est pas nouvelle. Archimède, n'a-t-il pas découvert la poussée éponyme ? Léonard de Vinci a quant à lui évoqué dès la Renaissance les turbulences, alors que Bernoulli s'intéressait déjà aux fluides en mouvement en proposant la loi qui permet de comprendre comment la vitesse influe sur la pression. Tous les grands mathématiciens se sont aussi intéressés au sujet et y ont laissé leurs empreintes sous formes de lois, d'équations de variables ou de méthodes (Lagrange, Euler, Navier, Newton, Stokes...).

La formulation la plus complète décrivant les relations entre vitesse, pression, température et densité est celle mise au point simultanément au début du xixe siècle par Navier en France et Stokes en Grande Bretagne. De fait, les fameuses équations de Navier-Stokes sont maintenant au coeur de tous les logiciels de mécanique des fluides.

En effet, dès le début des années quatre-vingt, quelques éditeurs se sont spécialisés dans ce domaine, tels Adapco, Computational Dynamics ou Fluent. Ils ont proposé des logiciels généralistes, véritables boîtes à outils numériques, permettant de modéliser la plupart des problèmes. « Et nos développeurs ont progressé au rythme des obstacles rencontrés par nos clients pour modéliser leurs écoulements », constate Laurent Collonge, directeur technique de Fluent France. Notons d'ailleurs que tous les éditeurs généralistes ont une activité de service bureau leur permettant d'être en prise directe avec les problèmes des industriels. Cette quête est sans fin, car on découvre toujours de nouveaux problèmes. À tel point que Christophe Corre et Patrick Kuszla, professeurs à l'Ensam estiment : « la question des modèles de turbulence reste ouverte et l'on enregistre des progrès dans ce domaine tous les jours ».

La course à la performance, tant en capacité qu'en vitesse de résolution, ainsi qu'en taille des modèles traités, reste donc le moteur des développeurs d'outils généralistes. « Cela est d'autant plus facile que le matériel n'est plus une limite pour résoudre la plupart des problèmes industriels, grâce à la chute spectaculaire des prix », constate Didier Halbronn, responsable des activités européennes de CD-Adapco.

En effet, l'époque où il fallait un supercalculateur, dès que le phénomène était un peu compliqué ou le modèle un peu gros, est révolu. Fonctionnant déjà sous tous les systèmes d'exploitation existants, la plupart des logiciels savent utiliser des machines multiprocesseurs ou des réseaux de machines, tirant ainsi parti du grid computing avant qu'il ne devienne à la mode.

Des modules dédiés à des physiques bien précises

Un code généraliste peut-il tout traiter ? Non répondent en coeur les éditeurs. C'est pourquoi ils ont compété leur offre généraliste avec des modules dédiés à des physiques bien précises (refroidissement, réactions chimiques, aéroacoustique...).

Ces modules pouvant être basés sur leur code généraliste ou être le fruit d'accords ou d'acquisitions de technologies auprès d'éditeurs spécialisés (voir encadré). Par exemple, le logiciel de simulation du refroidissement des matériels informatiques IcePak de Fluent est-il le fruit d'un développement commun avec Icem-CFD Engineering.

À côté des grands généralistes de la mécanique des fluides que sont CD-Adapco et Fluent, d'autres généralistes de la simulation ont développé un intérêt soudain pour ce secteur en forte progression. Précurseur, MSC.Software a présenté dès 1991, Dytran, logiciel capable de traiter entre autres la dynamique des fluides. Puis, l'acquisition en 1994 de PDA Engineering et de son pré/post processeur Patran lui a ouvert des relations avec tous les éditeurs. Plus récemment, son concurrent direct, Ansys a fait l'acquisition d'Icem-CFD Engineering mi 2000, puis de CFX début 2003, afin d'étendre le spectre de son offre à la mécanique des fluides et à la multiphysique.

Même le français ESI Group n'est pas en reste. Alors qu'il avait déjà à son offre la simulation aérodynamique PAM-Flow, il a fait l'acquisition des droits de la gamme des logiciels CFD-xx de CFD Research début 2004. Ce qui lui apporte une forte expertise dans les secteurs de la chimie et des biotechnologies très demandeurs de simulation.

Enfin, notons que l'ergonomie et la simplicité d'utilisation des logiciels ont fait d'énormes progrès, ce qui participe à leur démocratisation. Reste maintenant à développer la formation dans les écoles d'ingénieurs que beaucoup d'industriels trouvent encore trop succincte et surtout trop théorique.

LES CODES SPÉCIALISÉS VONT AU FOND DES PROBLÈMES

- La mécanique des fluides est tellement vaste qu'un certain nombre d'éditeurs, bien souvent issus de laboratoires universitaires, ont choisi de traiter juste un aspect ou une application industrielle. C'est par exemple le cas de l'autrichien AVL dont le logiciel de simulation de la combustion Fire est présent chez pratiquement tous les motoristes. Autre exemple de spécialiste, Flowmaster qui est une référence dans la simulation des circuits hydrauliques. De par leur spécialisation, ces logiciels sont souvent utilisés par des experts qui n'hésitent pas à les enrichir de leur expérience. Ces logiciels parlent leur langage et utilisent leurs méthodologies d'approche des problèmes. C'est d'ailleurs ce qui participe à leur succès. La convivialité des logiciels est demandée Ces logiciels ont eux aussi su abandonner leur interface homme machine rébarbative pour adopter le look plus aguicheur et il est vrai standard de Windows. « Car même les experts veulent un accès plus facile au meilleur de la technologie », estime Laurent Collonge de chez Fluent.On retrouve aussi dans cette catégorie un certain nombre d'institutionnels qui diffusent de la technologie, tels la Nasa avec Kiva 3 pour la simulation des réactions chimiques transitoires dans les sprays ou encore l'Inria avec le logiciel Vigie pour la visualisation interactive d'écoulements.

LES POINTS CLÉS

- La puissance et la diversité au service des spécialistes - L'arrivée des solveurs multiphysiques - L'interfaçage avec les principaux logiciels deCAO - La disponibilité sur toutes les plates-formes informatiques - L'ergonomie en net progrès

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