6.1 Conclusions
Le problème de la modélisation des chargements hydrodynamiques subis par les bulbes d’étrave lors d’impacts hydrodynamiques a été étudié par trois approches dif-férentes. Un modèle d’impact hydrodynamique tridimensionnel basé sur la théorie de Wagner a tout d’abord été développé. Des essais et des simulations numériques par éléments finis d’impacts hydrodynamiques ont également été réalisés afin de valider le modèle de Wagner proposé et de comparer les différentes approches nu-mériques.
Concernant la modélisation basée sur la théorie de Wagner, celle-ci repose sur deux éléments principaux. Une méthode numérique basée sur la méthode des élé-ments de frontière a été proposée pour résoudre le problème de Wagner tridimen-sionnel de façon approchée et une méthode simple a été proposée pour calculer la pression hydrodynamique en se basant sur le modèle de Logvinovich modifié proposé par Korobkin (2004). La pertinence de l’approche proposée a été montrée en étu-diant plusieurs problèmes d’impacts de solides tridimensionnels et en comparant des résultats d’essais et de simulations pour ces différents cas. Nous avons montré que la méthode était non seulement précise et moins exigeante en termes de ressources informatiques, mais était également beaucoup plus facile d’utilisation qu’un logiciel de simulation numérique tel qu’ABAQUS/Explicit.
Pour la plupart des cas étudiés, les résultats des différentes modélisations et des essais, quand ils sont disponibles, concordent tout à fait. Cet agrément donne confiance en la validité des résultats qui sont présentés. Ces derniers pourraient donc être utilisés par d’autres chercheurs travaillant sur la modélisation d’impacts hydrodynamiques pour valider les méthodes qu’ils développent.
6.2 Perspectives
Nous avons observé que l’approche proposée pour prendre en compte la vitesse d’avance n’était pas suffisante. Une voie d’amélioration a été proposée pour complé-ter cette approche mais, par faute de temps, nous n’avons pas pu mettre en oeuvre cette idée. Il serait intéressant d’étudier ce point à l’avenir.
Nos travaux ont été restreints à l’étude d’impacts de solides animés d’un mou-vement de translation uniforme à vitesse constante sur la surface plane d’un liquide au repos. De plus, les solides considérés sont supposés avoir au moins un plan de sy-métrie. Nous pensons qu’il serait relativement facile d’étendre la méthode proposée à des formes non symétriques en intégrant des termes complémentaires (en sinus) dans la description paramétrique de la ligne de contact. La prise en compte d’une vitesse d’impact variable, ainsi qu’un mouvement de rotation du solide impactant, est tout à fait compatible avec la méthode que nous proposons. D’ailleurs, inclure ces aspects dans l’algorithme de calcul de la ligne de contact ne demanderait que des modifications informatiques mineures. Par contre, le modèle utilisé pour calculer la pression hydrodynamique nécessiterait d’être revu plus en profondeur. En particu-lier, dans le cas d’un solide ayant une vitesse de rotation, un calcul analytique du potentiel des vitesses n’est plus suffisant. Le développement d’un modèle éléments de frontière sera nécessaire pour cela. Nous pensons qu’il est également possible d’inclure les effets d’une élévation initiale de la surface libre (liée par exemple à la présence de vagues).
Même si ce point n’a pas été présenté dans le mémoire, nous avons développé un programme permettant de transférer les distributions de pression calculées vers un code de calcul de structures (ABAQUS). Cependant, le problème des interactions fluide-structure lors de l’impact reste ouvert. Une solution pragmatique consisterait à appliquer le champ de pression sur la structure et à utiliser des éléments acous-tiques pour reproduire les effets liés à la présence du fluide (masse ajoutée et amor-tissement acoustique). Une telle méthode pose néanmoins le problème pratique du suivi de l’évolution de la hauteur d’eau au cours de l’impact. Ensuite, cette approxi-mation n’est valable que pour des petites perturbations de la vitesse de la structure par rapport au mouvement de corps rigide. L’idée d’un couplage complet entre un code de calcul de structure et le modèle de Wagner développé à l’aide d’un schéma itératif nous semble peu intéressante, car cela entraînerait des temps de calcul vite importants et n’est sans doute pas nécessaire dans les cas qui nous intéressent direc-tement. En effet, l’architecture des bulbes d’étrave fait qu’il est peu probable que sa géométrie change beaucoup sous l’effet des efforts d’impact. Ainsi, une approche plus raisonnable pourrait peut être consister à calculer tout d’abord l’évolution de la surface mouillée au cours de l’impact à partir de la forme initiale du solide (déjà évoqué parGazzola(2007)) puis à prendre en compte les variations de vitesses de la structure au niveau de la surface mouillée dans le MLM lors du calcul de la pression.
6.2. Perspectives Enfin, différents travaux utilisent des modèles simplifiés 2D pour étudier les phé-nomènes de fouettement (whipping) induits par des impacts hydrodynamiques ( Tuit-man (2010)). Notre méthode pourrait donc être intégrée à de telles approches pour mieux rendre compte des aspects tridimensionnels des impacts hydrodynamiques. De la même manière, cela laisse entrevoir la possibilité de prendre en compte les effets du slamming de façon tridimensionnelle lors de l’étude de la tenue à la mer des navires.