À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure d’appliquer la mécanique des fluides numérique (CFD) au calcul des performances aérodynamiques d’une aile d’avion. Plus particulièrement, il connaitra les modèles mathématiques Euler et RANS utilisé pour étudier les écoulements autour des corps aérodynamiques. Il choisira les méthodes numériques appropriées à la résolution des modèles Euler ou RANS. Il saura définir le domaine de calcul et le discrétiser à l’aide d’outils de génération de maillage afin de résoudre les équations Euler ou RANS. Il utilisera des outils et des méthodes classiques d’analyse des écoulements aéronautiques. Il exécutera des calculs sur des ordinateurs à architecture parallèle dans un environnement Linux et avec un système de queues. Les outils utilisés seront de type logiciels libres.

Le cours se donne sous une forme intensive en bloc de deux journées. À chaque bloc l'enseignement magistral sera entrecoupé de périodes permettant la mise en application des concepts vues en classe. Des exemples pratiques seront réalisés en classe sous la supervision de l'enseignant : écoulement autour d’un profil, maillage et étude d’écoulement au-dessus d’une plaque plane, écoulement autour d’une aile en flèche.

Il y aura un travail individuel après le  premier bloc qui porteront sur l'analyse des performances aérodynamiques à l’aide de la mécanique des fluides numériques. À la fin des deux autres blocs, un projet en équipe portera sur la conceptio et l’étude des performances aérodynamique d’une aile en flèche.

Bloc 1 (5 et 12 septembre) : Présentation du cours et des logiciels libres utilisés. Introduction à la mécanique des fluides numériques. Équations de Navier-Stokes et Euler. Domaine de calcul et conditions limites. Définition des coefficients aérodynamiques et des nombres adimensionnels. Solution stationnaire des équations d’Euler autour d’un profil d’aile 2D. Condition aux limites. Définition et choix du CFL. Schémas de stabilisation JST et viscosité artificielle. Effet du nombre de nombre de Mach et de l’angle d’attaque sur les coefficients de pression et de portance.

Bloc 2 (3 et 17 octobre) : Solution RANS autour d'un profil d'aile 2D.  Conditions aux limites et CFL. Schémas de stabilisation Roe et SLAU.  Effet du maillage sur le coefficient de friction.  Effet du modèle de turbulence sur le profil de vitesse. Présentation des outils de calcul haute performance.

Bloc 3 (7 et 14 novembre) : Écoulement 3D autour d’une aile d’avion. Solution 3D Euler.  Effet de l’angle d’attaque sur les coefficients de pression, de portance et de trainée induite. Comparaison avec résultats 2D et estimation de la polaire.

Travail individuel rapport 1: 30%

Projet en équipe 1 : 35%

Projet en équipe 2: 35%

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Blazek, J. Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications. Third Edition ed.: Elsevier Ltd, 2015. doi://doi.org/10.1016/B978-0-08-099995-1

Guides d'utilisation de Paraview, GMSH et SU2 disponible en ligne.

Outil de visualisation CFD: https://www.paraview.org/

Outil de maillage: https://gmsh.info/

Logiciel CFD: https://su2code.github.io/

Les étudiants doivent avoir accès à un ordinateur personnel leur permettant d’installer les logiciels open sources.