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La simulation numérique : un outil pour les innovations technologiques

Article de référence | Réf : AG452 v1

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La simulation numérique - Pratiques et enjeux d’innovation

Auteur(s) : Jean-François SIGRIST

Date de publication : 10 mars 2021

Relu et validé le 06 avr. 2021

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La simulation numérique au service d’un développement soutenable

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RÉSUMÉ

Cet article propose une présentation générale de la simulation numérique et de ses usages par les ingénieurs de l’industrie. Simuler consiste à exploiter la modélisation mathématique du monde réel et la coupler avec la puissance de calcul offerte par les ordinateurs modernes, afin de comprendre, concevoir, prévoir et optimiser. Après avoir exposé différents aspects théoriques et évoqué certaines pratiques industrielles de la simulation numérique, l’article aborde certains de ses enjeux d’innovation (simulations multiphysiques, réduction de modèles, calculs GPU et ordinateur quantique).

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ABSTRACT

Numerical modelling

This article gives a general overview on numerical modelling, a technique widely used by engineers from the industry. Simulation is the exploitation of the mathematical modeling and its coupling with the computing power offered by modern computer, in order to understand, design, forecast and optimize. The article highlights various theoretical and practical aspects of computational modelling in the industrial sector and opens to some of the major innovations challenges which may change its practices (e.g. multi-physic modelling, reduced-order modelling, GPU computing and quantum computer).

Auteur(s)

Jean-François SIGRIST : Ingénieur-chercheur, journaliste scientifique - Expertise & communication scientifiques (eye-PI) – 48, rue Lamartine – 37000 Tours – France

INTRODUCTION

La simulation numérique est devenue en quelques décennies l’une des techniques les plus utilisées par les ingénieurs de l’industrie. Accompagnant le développement de nouveaux produits, elle concourt également à la démonstration et à l’optimisation de leur performances (par exemple, la réduction de bruit ou de consommation énergétique de moyens de transport terrestres, maritimes ou aériens, l’augmentation de la durée de vie de structures mécaniques ou de composants électroniques, la tenue de constructions à des sollicitations de l’environnement : vent, houle, séisme, etc.).

Dans le secteur industriel au sens large, l’usage de cette technique se généralise : si les grands groupes industriels ont été les premiers à la déployer massivement, elle s’est progressivement diffusée dans des entreprises de plus petites tailles. Elle est également devenue un outil d’aide à la décision, employé dans de nombreux secteurs au-delà de l’industrie (par exemple en agriculture, en sciences fondamentales – comme celles de la Terre et de l’Univers – en météorologie ou climatologie ou encore dans le domaine de la médecine et de la santé, etc.).

L’objectif de cet article est de montrer quels sont les concepts sous-jacents à une simulation, de les illustrer par des exemples concrets et d’évoquer ses pratiques et certains enjeux d’innovation pour ses applications au secteur industriel.

Le lecteur trouvera des références dans la rubrique « Pour en savoir plus » associée à cet article. Une bibliographie supplémentaire et des liens vers des sites internet lui proposent des ressources utiles afin d’approfondir ses connaissances sur le sujet.

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MOTS-CLÉS

simulation numérique | science des données | calcul scientifique

KEYWORDS

numerical simulation | data science | computational science

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - BODIN (F.) - La convergence du calcul scientifique et de l’analyse de données. -
(2) - BOUZEGHOUB (M.) et MOSSERI (R.) - Les Big Data à découvert. - CNRS Éditions (2017)
(3) - BRIDIER (F.) - Simulation numérique du soudage : application à de grandes structures navales. - 13e colloque AFM Modélisation et Simulation numérique du soudage (2015).
(4) - CHACON (J.), VASQUEZ (J.A.), GABBASOF (R.) - Dark matter with N-body simulations, - Cosmology and Nongalactic Astrophysics (2020).
(5) - COZE (Y.), KAWSKI (N.), KULKA (T.), SIRE (P.), SOTTOCASA (P.), BLOEM (J.) - Virtual Concept, Real Profit with Digital Manufacturing and Simulation. - Dassault Systèmes & Sogeti (2009).
(6) - DUBOIS (G.) - La...

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Sean BAILLY, « Première simulation quantique d’un problème de physique desparticules », Pour la Science, 26 juillet 2016.

https://www.pourlascience.fr/sd/physique-theorique/premiere-simulation-quantique-dun-probleme-de-physique-des-particules-12386.php

Julien BOURDET, « Ordinateur : les promesses de l’aube quantique », Le Journal...

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