Contribution à la conception de systèmes de propulsion des bateaux modernes
La vitesse des navires porte-conteneurs, des ferry et des bateaux de croisière a augmenté ces dernières années. Mais parallèlement à cette tendance, la conception des hélices de ces bateaux est devenue plus difficile, de sorte que des directives plus strictes ont été transmises aux fournisseurs d'installation de propulsion. Dans le cadre de la conception des hélices, la règle générale veut que l'on maintienne le niveau de rendement de l'hélice le plus élevé possible tout en réduisant au maximum les vibrations et le bruit et, ce faisant, la cavitation. Le projet LEADING EDGE financé par l'UE s'est efforcé d'élaborer des outils numériques pour la description géométrique précise du système de propulsion et le calcul de la cavitation des lames des hélices. Les résultats de la simulation permettront notamment d'obtenir de précieuses informations sur l'origine, la résistance et la structure du tourbillon marginal, qui est l'un des principaux responsables des vibrations et du bruit, que ce soit à l'échelle du modèle ou grandeur nature. Les chercheurs de l'université de technologie de Chalmers se sont penchés sur trois types différents d'hélices: une hélice traditionnelle, utilisée pour référence, une hélice à axe de rotation très oblique et une hélice avec bouts de pales. La première étape de la dynamique des fluides computationnelle (CFD, computational fluid dynamics) des écoulements de fluides et de la modélisation par éléments finis (FEM, finite element modelling) des problèmes structurels consistait à générer un modèle solide de la géométrie de la structure. La préparation d'une grille de calcul a pour but de diviser la géométrie examinée en petits éléments de volume. Lors des simulations numériques d'écoulements de fluides, il est apparu que la densité et la qualité de la grille étaient particulièrement importantes et que la précision dépendait dans une large mesure du type de grille utilisée. On assiste en effet souvent à un compromis entre la précision et les efforts requis lors du choix du type de grille optimal et de l'élaboration de la grille appropriée. Sur la base de toutes les grilles générées dans le cadre du projet LEADING EDGE, la conclusion générale des chercheurs est qu'une approche à plusieurs grilles répond de manière plus appropriée aux exigences liées à la représentation de la géométrie complexe des hélices. Cette approche permet en effet d'obtenir des variations de formes efficaces, de même que des solutions qui se prêtent à des applications pratiques dans des évaluations hydrodynamiques automatisées de la conception du bateau.
