Calcul de la résistance des navires avec CFD open-source : le framework InsightCAE

L'optimisation hydrodynamique des navires est l'un des défis centraux de la construction navale moderne. Une faible résistance de coque réduit la consommation de carburant, diminue les émissions de CO₂ et améliore la rentabilité de l'ensemble de l'exploitation. Dans le même temps, le calcul précis de la résistance des navires nécessite traditionnellement une expertise approfondie en mécanique des fluides numérique (CFD) ainsi que des licences logicielles commerciales coûteuses.

Avec notre framework InsightCAE, nous proposons des calculs de résistance de navire entièrement automatisés en utilisant exclusivement des logiciels CFD open-source. Non seulement les coûts de licences logicielles sont éliminés, mais les utilisateurs ayant peu de connaissances spécialisées peuvent également réaliser eux-mêmes les analyses CFD assez complexes grâce à l'automatisation.

Qu'est-ce que le calcul de la résistance à l'avancement d'un navire ?

La résistance d'un navire, également appelée résistance hydrodynamique, décrit la somme des forces qui s'opposent au mouvement d'avant d'un navire. Elle est composée de différentes composantes : la résistance de frottement visqueux, la résistance de pression et la résistance due aux vagues (résistance des vagues). Pour une simulation réaliste, il est nécessaire de prendre en compte les effets de surface libre, lainstellung (trim) et le comportement d'enfoncement (squat) – des tâches qui peuvent être résolues de manière fiable avec les méthodes modernes de CFD.

Simulation CFD en construction navale : open source plutôt que logiciels propriétaires

En construction navale, les équations de Navier-Stokes moyennées de Reynolds (RANS), combinées à des modèles de turbulence appropriés tels que k-ω SST, sont généralement utilisées pour la simulation des écoulements. Le cadre InsightCAE utilise à cette fin des outils éprouvés et open-source tels qu'OpenFOAM, l'un des progiciels CFD gratuits les plus performants au monde. La suppression des coûts de licence commerciaux – qui atteignent rapidement des sommes à cinq ou six chiffres annuellement pour des programmes tels que STAR-CCM+ ou ANSYS Fluent – rend les simulations hydrodynamiques navales de haute qualité économiquement accessibles, même pour de petits bureaux d'études, des chantiers navals et des instituts de recherche.

Workflow entièrement automatisé : De la géométrie au résultat

L'avantage décisif du Framework InsightCAE réside dans son automatisation complète :

• Traitement géométriqueTraitement automatique et maillage de la géométrie du navire sur la base de formats d'entrée standardisés
• Conditions aux limites & modèles physiquesConfiguration automatique de la vitesse, de la profondeur d'eau peu profonde, de l'état du chargement et des conditions ambiantes
• Contrôle du solveur: Démarrage, surveillance et vérification de convergence entièrement automatiques de la simulation CFD
• Évaluation et reportingExtraction automatisée des composants de résistance et création de rapports significatifs

Ce flux de travail permet de réaliser des études paramétriques séquentielles – par exemple pour l'optimisation de la forme de la coque, du bulbe d'étrave ou de la géométrie de la poupe – de manière efficace et reproductible.

Pour qui le framework InsightCAE est-il adapté ?

• Ingénieurs navals et bureaux d'études, qui souhaitent intégrer les analyses CFD aux premières phases de conception
• Chantiers navals, qui souhaitent développer des capacités de simulation internes sans coûts de licence élevés
• Recherche et enseignement, où l'accessibilité open source et la transparence des méthodes sont particulièrement importantes
• Opérateurs et compagnies maritimes, qui souhaitent analyser l'efficacité des navires existants ou évaluer les rétrofits

Conclusion

La combinaison de CFD open-source, d'automatisation intelligente et de faibles barrières à l'entrée fait du cadre InsightCAE une solution avant-gardiste pour l'hydrodynamique navale numérique. Les calculs de résistance des navires de haute qualité ne sont ainsi plus le domaine de quelques spécialistes – ils deviennent un outil accessible à tous ceux qui souhaitent concevoir des navires plus efficaces, plus économiques et plus durables.