Géométrie et maillage

L'avion en 3D est construit de tel manière à ce qu'il ressemble à l'avion en 2D sur la section centrale, excepté le fait qu'il n'y a qu'un seul étage et que le cockpit est centré par rapport à la cabine.

L'approche tridimensionnelle est complètement différente de la bidimensionnelle d'un point de vue de la construction du maillage. Pour limiter les temps de calcul et surtout le nombre de mailles, le maillage est plutôt grossier puisque une maille moyenne de forme rectangulaire a une longueur caractéristique de 10 cm.

On commence par créer la section principale de l'avion : un disque de 8 m de diamètre. Puis à partir de cette section on pourra générer des maillages 3D de forme voulue (cylindre et formes coniques).

1. Maillage du disque

On commence par créer un carré puis on rajoute 2 branches partant de 2 coins consécutifs et on forme un arc de cercle de référence : -5.

Ensuite, on maille cette partie et on applique 4 fois une rotation d'un quart de cercle. (Menu Transformations -> Géométriques -> Rotation).

On régularise les mailles afin de faciliter les calculs ultérieurs des gradients. Pour cela il faut aller dans le Menu Transformations -> Autres -> Régularisation. Les lignes régularisées sont de référence 0. Il apparait alors que les mailles sont plus serrées à proximité de la paroi extérieure.

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Disque maillé et régularisé sous Simail
 

Une fois cette section circulaire réalisée, on passe en dimension 3en projettant la surface de 2D à 2D 1/2 (Voir tutoriel Simail).

2. Maillage de l'avion

On crée trois blocs correspondants au cockpit, à la cabine et à l'arrière de l'avion qu'on recolle par la suite. Pour le détail de certaines étapes, se référer à la méthode du tutoriel Simail.

1. Maillage du cockpit (avec passage d'air vers la cabine)

Tout d'abord, on réalise une translation de 5m vers la droite du disque puis une homothétie de rapport 5/8 en gardant comme point invariant le centre du disque. Ensuite on effectue une interpolation entre ces deux disques de manière à avoir 10 sections intermédiaires.

On veut alors créer un passage permettant la circulation de fluide qui sera relié à la cabine. On extrait les éléments où l'on souhaite avoir le passage d'air, puis on translate de -0.2m (le signe négatif signifie que l'on translate vers la gauche) la surface maillée correspondant à l'extraction, et on interpole entre les deux surfaces extérieures. On change la référence de la surface projeter afin de créer le passage d'air de référence 0.


Maillage du cockpit avec Simail

2. Maillage de la cabine​

Maillage de la cabine avec Simail.

On réalise deux translations du disque initial de -0.2 m et de -50 m puis on fait une interpolation de manière à obtenir 80 sections entre les deux surfaces extérieures. En 3D, nous avons un unique étage de passagers.

3. Maillage de la queue de l'avion

On réalise une translation du disque correspondant à l'extrémité de la cabine de -12 m et une homothétie de rapport 3/8=0.375 en gardant comme point invariant un point en haut sur le périmètre du cercle . Puis on effectue une interpolation de manière à obtenir 20 sections entre les deux surfaces extérieures (l'une de diamètre 8 m et l'autre de diamètre 3 m).


 

 

 

 

 

 

 

 

 

               Maillage de l'arrière de l'avion avec Simail.

4. Maillage de l'avion entier

On recolle les 3 blocs créés ci-dessus.

Maillage de l'avion constitué des trois blocs avec Simail.

Remarque : On ne doit pas dépasser 150 000 éléments au total. Dans notre cas, nous en avons environ 90 000.

5. Ajout des entrés et sortie d'air

On doit maintenant réaliser plusieurs extractions suivies de changements de référence, afin d'obtenir une entrée d'air au niveau du cockpit, 6 entrées d'air de 2 références différentes en cabine et une sortie d'air à l'arrière de l'avion.

La partie délicate est la recherche des numéros des éléments à extraire car il est facile de se tromper en sélectionnant une maille à l'intérieur du maillage et non à la surface. De manière à optimiser cette recherche d'éléments, on observe l'avion de profil en faisant une rotation (90,0,0). On sélectionne les mailles voulues à la surface extérieure de l'avion, sachant que dans notre cas les mailles côtes-à-côtes ont des numéros espacés de 10. Il faut être très vigilant car après chaque extraction le numéro des mailles changent. 

Extraction des mailles pour créer les entrées d'air avec Simail

 

 

 

 

 

 

  Extraction des mailles pour créer les entrées d'air avec ​Simail.

 

Procédure pour créer une entrée ou une sortie :

- Extraire les éléments voulus dans le maillage 28.

- Extraire le complémentaire des éléments dans le maillage 29.

- Changer les références du maillage 28. Comme ce sont des mailles situées sur le mur, leur référence initiale est 50 ou 51. On les transforme en entrée ou sortie d'air (référence 11, 12, 13 ou 91).

- Recoller les maillages 28 et 29 en n'oubliant pas de cocher les options "Tous les points" et "Recoller les références différences" avec un paramètre de précision de 0.001.

Nous avons créé trois types d'entrées : 11 pour le cockpit, 12 et 13 pour les entrées dans la cabine en manière à pourvoir alterner une entrée sur deux. Nous avons également créé une sortie 91 à l'arrière de l'avion.

Les références entrées et sorties apparaissent de couleurs différentes, ce qui permet de visualiser le bon changement de référence.

6. Maillage final de l'avion


Maillage de l'avion en 3D (option "arrêtes (couleur de référence)") sous Simail.

Pour mieux visualiser les différences de références, nous choisissons dans "Sélection de Maillage"s, puis "Attributs" l'option "les Faces" (couleur de référence).


Maillage de l'avion en 3D (option "faces (couleur de référence)") sous Simail.

Le maillage final doit être sauvegardé pour être importé sur code_Saturne.