Direction d’une thèse de Doctorat
- PROJETS
Co-direction des travaux de recherches d'un étudiant en thèse de l'Ecole Centrale de Nantes sur la modélisation et la simulation numérique d'écoulements turbulents avec des applications à l'hydrodynamique de sous-marins.
Partager la publication
TRAVAIL REALISE
- Recherches bibliographiques
- Formation et accompagnement scientifique du Doctorant
- Organisation et animation de comités de suivi des recherches
- Contribution à la communication de résultats de recherche (conférences, journaux, soutenance, etc.)
2023-2026 – 36 mois – Prestation réalisée pour Sirehna, en réponse à une demande de Naval Group, en collaboration avec Frédéric GRONDIN, Professeur à l‘Ecole Centrale de Nantes.
Les travaux de recherche s’inscrivent dans un cadre collaboratif associant des acteurs académiques et industriels, notamment l’École Centrale de Nantes (GEM), Sirehna–Naval Group et eye-PI, avec l’appui de moyens de calcul haute performance. L’objectif principal est d’améliorer la prédiction numérique des performances hydrodynamiques d’un sous-marin, en particulier la résistance globale et la structure du sillage, éléments clés pour l’optimisation énergétique, la signature acoustique et les performances opérationnelles. Le cas d’étude retenu est le sous-marin générique BB2, largement documenté expérimentalement, permettant une validation rigoureuse des approches numériques.
La démarche repose sur la mise en place d’une méthodologie CFD progressive et comparative. Une première étape consiste à évaluer les performances de modèles RANS classiques (k-ω SST) pour la prédiction de la résistance, en analysant finement l’influence du maillage, du traitement de paroi (wall-resolved/wall-modelled), des schémas numériques et des ressources de calcul (PC standard versus HPC). Cette approche est ensuite étendue à des simulations instationnaires à plus haute fidélité, intégrant des modèles hybrides RANS-LES (DDES, IDDES) et des formulations LES de type WALE. Les hypothèses, domaines de validité et limitations propres à chaque modèle de turbulence sont analysés, en particulier leur capacité à capturer les structures cohérentes du sillage et les phénomènes de séparation. Un travail spécifique est mené sur la paramétrisation du maillage, fondée sur l’échelle de Taylor, afin de concilier résolution physique pertinente et coût de calcul maîtrisé, avec des maillages allant jusqu’à 70–80 millions de cellules et des temps de calcul de plusieurs semaines sur cluster HPC.
Les résultats montrent que les modèles RANS offrent une bonne précision pour la résistance globale à coût numérique réduit (erreurs de l’ordre de 1 %), mais restent limités pour la description du sillage, produisant des écoulements quasi stationnaires. Les modèles hybrides améliorent significativement la restitution des structures turbulentes et de l’asymétrie du sillage. Parmi eux, l’IDDES apparaît comme le meilleur compromis entre fidélité physique et ressources mobilisées, tandis que le modèle WALE excelle dans la résolution des petites échelles turbulentes mais présente certaines limites locales. Ces travaux démontrent la pertinence d’une approche hiérarchisée des modèles CFD, adaptée aux objectifs de l’étude (pré-dimensionnement, analyse fine du sillage, couplage hydro-acoustique) et ses applications concrètes pour l’étude de performances hydrodynamiques de sous-marins.
