Nantes, le 2 septembre 2020

SPH, la méthode à base de particules, nouveau standard du marché de la CFD

Après plus de 20 ans de recherche réalisée par Nextflow Software et d’autres acteurs, la méthode SPH est sortie des laboratoires académiques pour rejoindre les bureaux d’ingénierie des industriels. Elle complète la méthode traditionnelle des volumes finis (Finite Volume – FV) à maillage géométrique pour simuler certains écoulements complexes et spécifiques. La méthode SPH connaît une forte adoption auprès des constructeurs et équipementiers automobiles, notamment pour des applications de lubrification et refroidissement de systèmes de transmission et de motopropulsion (incluant les moteurs électriques), ou de passage à gué des véhicules.

SPH est aussi adoptée pour d’autres applications des secteurs de l’aéronautique, de la marine, de l’énergie, de l’environnement, des procédés et machines industriels de fabrication, etc.

Les principales caractéristiques de la méthode SPH sont :

– La résolution des équations de Navier-Stokes par la représentation des écoulements de fluides sous la forme de mouvements de particules. Cette représentation est particulièrement bien adaptée pour simuler des interfaces solides complexes (corps en mouvement, déformations, contacts, etc.) ainsi que liquides (multi-phases, atomisation, coalescence, etc.). Interfaces pour lesquelles les méthodes FV sont souvent limitées par leur nature maillée et ne peuvent simuler efficacement ;
– Une approche qui ne nécessite pas de maillage manuel et permet aux ingénieurs de lancer une simulation en quelques minutes après que leurs fichiers CAO soient prêts. Pour leur part, les méthodes FV requièrent une opération de maillage manuelle dont la durée (de plusieurs heures à jours) et la qualité sont largement dépendantes de l’utilisateur.

SPH-flow : différents solveurs pour adresser tous les objectifs, cas d’applications et usages de la SPH SPH-flow, l’offre produit SPH de Nextflow Software, inclut 2 produits complémentaires permettant d’adresser tous les besoins d’ingénierie :

1. SPH-flow Explorer est typiquement utilisé en phase exploratoire de pré-étude, lorsque des simulations rapides sont nécessaire pour guider et orienter les premiers choix de conception.
2. SPH-flow Designer permet d’obtenir des résultats de simulation fiables et aboutis, utiles pour des phases plus poussées d’étude et analyse d’un design.

SPH-flow propose des formulations compressibles et incompressibles dans chacun des solveurs pour cibler tout type d’écoulement :

– La formulation incompressible de SPH-flow est recommandée pour les écoulements très fragmentés, où le fluide est atomisé en gouttelettes ou jets, ou pour de longs écoulements ;
– La formulation compressible de SPH-flow est recommandée pour les écoulements impliquant des phénomènes physiques complexes et dynamiques brefs, tels que des chocs et impacts. Cette formulation est adaptée pour les études précises de champs de pression locaux ainsi que de surface libre.

SPH-flow offre la meilleure précision et rapidité de calcul SPH du marché

SPH-flow Designer utilise les modèles les plus avancés à l’état de l’art de la recherche mondiale SPH, améliorant la précision et l’ordre de convergence de la méthode, même en cas de phénomènes multi-physiques complexes : écoulements multiphasiques, tension de surface avec mouillabilité, interactions fluide-structure (Fluid-Structure Interactions – FSI), analyse thermique, co-simulation SPH-LBM (Lattice Boltzmann Method – LBM) ou SPHFV…

SPH-flow Explorer est un nouveau produit optimisé pour fournir des résultats aussi rapidement que possible, afin de limiter le temps de simulation.

SPH-flow est aujourd’hui disponible pour stations de travail et petits serveurs, ainsi que pour des supercalculateurs/clusters de calcul haute performance (High Performance Computing – HPC) lorsque de grosses capacités de calcul sont nécessaires. Une version pour coprocesseur graphique (Graphics Processing Unit – GPU) sera disponible début 2021.

SPH-flow peut être de 5 à 100 fois plus rapide que des solveurs FV sur des applications spécifiques particulièrement bien adaptées à la méthode SPH, ce qui permet de faire passer des simulations en quelques heures au lieu de plusieurs jours, avec souvent de meilleurs résultats comparativement aux FV sur ces applications.

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