Renault F1 explique la technologie du CFD qui est de plus en plus utilisée en Formule 1 de nos jours.
Que se cache t-il derrière le CFD ?
"Le CFD est utilisé pour modéliser les flux de fluides sur un programme informatique. Les flux autour d’une monoplace sont très complexes, l’informatique nous aide à mieux comprendre ce qu’il se passe autour du châssis. Le travail en soufflerie nous permet d’appréhender les forces et charges, mais il ne nous permet pas d’avoir une bonne vision de ces fameux flux."
"C’est la raison pour laquelle nous combinons ces deux technologies. Lorsque vous déployez une nouvelle pièce sur la monoplace, à la fois en soufflerie et avec le CFD, vous arrivez à analyser avec précision la structure des flux et les interactions avec le reste de la monoplace. Cela nous permet de développer plus efficacement la voiture et de mesurer avec exactitude l’apport réel d’une pièce. Si les résultats ne nous conviennent pas, nous effectuons des changements et les tests continuent jusqu’à que nous soyons satisfaits !"
CFD ou soufflerie – qui en premier ?
"D’ordinaire nous débutons avec le CFD. Nous testons de nouvelles idées, concepts et orientations avec le CFD. Si les résultats sont satisfaisants, le travail en soufflerie peut débuter. Le fait d’avoir pré validé l’apport d’un composant nous permet, une fois le travail en soufflerie initié, d’avoir une meilleure connaissance des comportements et bénéfices potentiels."
"Pour ce qui est de la fiabilité, le CFD a quelques limites. Vous pouvez découvrir quelques choses de potentiellement profitable pour la monoplace puis une fois que vous passez en soufflerie vous vous apercevez que les gains espérés ne sont pas à la hauteur."
"Si le CFD n’est pas aussi fiable que la soufflerie c’est car nous devons formaliser des hypothèses sur les équations qui régissent les fluides. Le CFD fournit donc plus d’informations que la soufflerie mais pas forcément avec plus de pertinence ou de fiabilité. Voilà de quoi expliquer et valider la complémentarité entre les deux."
Combien de temps prend une simulation CFD ?
"Considérons un nouvel aileron avant. L’ingénieur aérodynamique du CFD va d’abord conceptualiser un moule de l’aileron, il faut compter environ une demi journée de CAO (Conception Assistée par Ordinateur)."
"Ensuite, et grâce à un autre logiciel, il affinera la géométrie de la pièce, encore une demi journée supplémentaire. Enfin, la pièce sera soumise au cluster (groupe) avant d’être testée au banc d’essai, 16 heures de travail supplémentaire. Au final, environ 24 heures de travail seront nécessaires avant d’obtenir les premiers résultats."
Quels sont les autres avantages du CFD ?
"Beaucoup d’équipes utilisent aujourd’hui des fonds plats. Les échappements sont orientés en direction du diffuseur de manière à générer plus d’appuis aérodynamiques. Le fait est que les gaz d’échappements sont extrêmement chauds, c’est un fait qu’il est difficile de reproduire en soufflerie."
"Le CFD est alors l’outil idéal pour cela car il intègre cette notion de température de façon très réaliste. Il permet donc de prévoir des appuis aérodynamiques supplémentaires et de mettre en valeur les pièces ou parties de la monoplace qui subiront des contraintes thermiques importantes."
"Cela conditionne bien entendu la fabrication des pièces car il faudra utiliser des matériaux qui résistent à ces températures excessives. Nous utilisons de la même manière le CFD pour le développement des systèmes de freinage. Au final, 80% du travail CFD complète le travail en soufflerie, les 20% restant, le CFD fonctionne de manière autonome."
