Modélisation du chargement fluide
Interactions fluide-structure - Modélisation physique et méthodes numériques

2.1 Modèles analytiques ou empiriques

Les modélisations analytiques et empiriques permettent de caractériser le chargement dans des conditions données, par exemple :

• lorsque l’effet du fluide est réductible à une valeur scalaire (ou multi-scalaire), il est possible de rendre compte de l’IFS dans un modèle de calcul de la réponse vibratoire d’une structure couplée avec celui-ci. L’effet inertiel est dû à la présence d’un fluide incompressible ; initialement au repos, il est mis en mouvement par les vibrations de la structure et impose un effort proportionnel à l’accélération locale de la surface mouillée. La force caractérisant l’IFS est décrite par une masse ajoutée (ou une matrice de masse ajoutée). Pour de nombreuses géométries de forme simple, les composantes de cette matrice peuvent être calculées analytiquement (figure 6), ce qui permet de représenter les IFS sans accroître la taille des modèles utilisées pour les simulations de la dynamique structurelle ;

• lorsque l’effet du fluide demande d’être caractérisé en espace et dans le temps, comme c’est le cas pour l’étude vibratoire d’une structure excitée par un écoulement turbulent, les modèles de chargement sont souvent issus de données expérimentales. Ils sont valables dans des configurations particulières, souvent éloignées de la complexité des applications industrielles – par exemple un écoulement sur plaque plane semi infinie ! Les modèles mathématiques utilisés pour les représenter cherchent à s’ajuster au mieux aux données expérimentales et l’on constate parfois des disparités entre les modèles (figure 7).

Les données analytiques ou empiriques sont néanmoins utiles dans de nombreuses simulations, lorsque des données ou des méthodes complémentaires ne sont pas disponibles ou lorsque le temps manque pour produire un modèle détaillé.

Les modèles numériques se substituent peu à peu aux...