Un bureau étude mécanique fluide ne livre pas des chiffres : il livre des chiffres défendables. Ce qui distingue les deux tient dans ce qui accompagne le résultat — les hypothèses, la vérification, et la possibilité pour un tiers de refaire le calcul.

Ce dernier didacticiel de la série ne calcule rien de nouveau. Il montre comment transformer les calculs des dix-neuf précédents en dossier.

• Prérequis : un ou plusieurs cas calculés ;
• Durée : quelques heures, à faire une fois pour établir un modèle réutilisable ;
• Ce que vous en tirez : un dossier qui résiste à la relecture, et un cas qu'on peut rouvrir dans deux ans.

• Déroulé du didacticiel :

1. Archiver le cas, pas seulement le résultat
2. Documenter la convergence en maillage
3. Énoncer les hypothèses et les limites
4. Produire le rapport
5. Documenter la machine
6. Établir un modèle réutilisable

1 : Archiver le cas, pas seulement le résultat

Un dossier de cas est autoportant : il contient la géométrie, le maillage, les conditions, les réglages et les champs. Le menu Fichier > Enregistrer le cas CFD sous… le range où vous voulez, et Ouvrir un cas CFD le rouvre plus tard avec détection automatique du type de cas et de l'état des phases.

Heliciel dispose aussi d'un format de projet CFD compact, qui empaquette le cas et ses métadonnées en un fichier unique : c'est ce format qu'on transmet à un client ou qu'on verse à un dossier d'archive.

Deux réflexes à prendre :

• Cochez « Enregistrer les logs » dans l'onglet Paramètres avant de mailler. Les sorties détaillées de chaque outil sont supprimées par le ménage de fin de cycle après un calcul réussi : si vous les voulez, il faut les demander à l'avance et les copier ailleurs ;
• Conservez le lien avec le projet BEM. L'entrée Fichier > Open projet heliciel origine du cas actuel rouvre le projet dont le cas est issu. Versez ce projet au dossier : sans lui, la géométrie calculée n'est plus reconstituable.

Le menu Fichier : créer, ouvrir, enregistrer un cas, et retrouver le projet Heliciel dont il est issu

2 : Documenter la convergence en maillage

C'est la pièce la plus importante du dossier, et la plus souvent absente.

Un résultat obtenu sur un seul maillage n'est pas vérifié : rien ne dit qu'il ne changerait pas au niveau suivant. La démonstration tient en un tableau : la même grandeur, calculée à trois niveaux de préréglage croissants, avec le nombre de cellules correspondant.

Ce dernier écart est la seule incertitude que vous puissiez honnêtement annoncer. Il vaut mieux écrire « la poussée est établie à tel niveau de préréglage, et varie de tant entre les deux derniers niveaux » qu'une barre d'erreur inventée.

Le tableau de convergence en maillage : la pièce qui transforme un chiffre en résultat

3 : Énoncer les hypothèses et les limites

Un dossier honnête énonce ce que le calcul ne dit pas. La liste est courte, connue, et la même d'un dossier à l'autre :

• Écoulement incompressible : valable jusqu'à un nombre de Mach de l'ordre de 0,3, soit environ 100 m/s dans l'air. Pour une pale, c'est la vitesse relative en bout qu'il faut regarder, pas la vitesse d'avance ;
• Turbulence modélisée, non résolue : pas de détail des structures, et pas de prédiction de la transition laminaire-turbulent. À bas nombre de Reynolds, la traînée est pessimiste ;
• Résultats qualitatifs au-delà du décrochage : passé une quinzaine à une vingtaine de degrés d'incidence, le calcul stationnaire indique une tendance, pas une valeur ;
• Diffusion numérique : les schémas décentrés du premier ordre adoucissent les gradients et tendent à surestimer la traînée. Précisez le schéma employé ;
• En liquide : pas de surface libre, pression de référence uniforme prise à l'axe, cavitation évaluée mais non simulée.

Si vous avez conduit la démarche du didacticiel n°18, ajoutez votre écart de référence : c'est l'élément qui donne le plus de poids à un dossier, parce qu'il montre que la chaîne a été qualifiée sur un cas connu.

4 : Produire le rapport

Deux outils du banc alimentent directement le document :

• le bouton Capture de la barre d'outils enregistre la vue courante : composez la scène — pression, coupes, iso-surfaces, orientation — puis capturez ;
• l'entrée Fichier > Creer rapport pdf assemble un document à partir du cas.

Une règle de composition : toute image porte son échelle et ses conditions. Une carte de pression sans ses bornes, sans le préréglage employé et sans l'état de convergence est une illustration, pas un résultat. Deux cartes à comparer doivent partager la même échelle de couleurs, sans quoi la comparaison porte sur les palettes.

Précisez aussi, pour chaque image, s'il s'agit d'un état stationnaire de Phase 1 ou d'un instant de Phase 2. En Phase 2, les grandeurs citées sont des moyennes sur le dernier tour : dites-le.

Une page de rapport : la vue, la coupe, le tableau — et les conditions qui les rendent défendables

5 : Documenter la machine

Le temps de calcul est une donnée du dossier, et il n'a de sens qu'accompagné de la machine qui l'a produit. Le bouton Diagnostic matériel de l'onglet Guide inventorie la configuration : c'est la source à citer.

Notez également le nombre de processus employés, réglé dans le cadre Process. Rappel utile : le nombre de cœurs physiques, pas le nombre de cœurs logiques.

Ces informations servent à deux choses : permettre à un tiers d'estimer le coût de la reproduction, et vous permettre à vous de dimensionner les campagnes suivantes. Le catalogue des préréglages hélice gradue d'ailleurs son coût relatif, de ×1 pour le niveau le plus rapide à ×117 pour le niveau de référence : c'est une base de planification directement utilisable en devis.

6 : Établir un modèle réutilisable

Faites ce travail une fois, et gardez-en la structure comme modèle de dossier :

1. Objet et périmètre : la question posée, en une phrase ;
2. Géométrie : origine du modèle, projet Heliciel joint ;
3. Conditions : fluide, vitesse, régime, immersion s'il y a lieu ;
4. Maillage : préréglage, nombre de cellules, indicateurs de qualité ;
5. Solveur : préréglage, phases conduites, critère et état de convergence ;
6. Convergence en maillage : le tableau des trois niveaux ;
7. Résultats : valeurs, avec la décomposition par frontière et par nature de contrainte ;
8. Confrontation : comparaison au BEM, et à une référence extérieure si elle existe ;
9. Hypothèses et limites : la liste énoncée plus haut ;
10. Annexes : cas archivé, journaux conservés, configuration matérielle.

Cette structure est la même quelle que soit la machine étudiée. C'est elle qui fait qu'un calcul se relit, se conteste et se refait — et c'est à cela qu'on reconnaît un dossier de bureau d'études.

Fin de la série. Les vingt didacticiels de cette collection couvrent la chaîne complète, de la première simulation au dossier livrable. Ils se lisent dans l'ordre pour une prise en main, ou séparément selon la question du jour.

Le banc CFD au complet : six onglets, une barre d'outils, et la chaîne des vingt didacticiels derrière

La collection des vingt didacticiels CFD

« Précédent : De la carène à l'hélice

1. Première simulation CFD d'hélice
2. Lire le dossier de cas OpenFOAM
3. Choisir son préréglage de maillage
4. La zone MRF et la Phase 1
5. La Phase 2 en maillage glissant
6. Confronter le BEM et la CFD
7. Lire la convergence d'un calcul
8. Les modèles de turbulence
9. Couche limite et y+
10. Lire une carte de pression
11. D'où viennent les forces
12. Vérifier une polaire de profil
13. Hélice marine et cavitation
14. Éolienne et hydrolienne
15. Ventilateur en conduit fermé
16. Hélice d'avion, croisière et point fixe
17. La boucle d'optimisation
18. Se caler sur une référence
19. De la carène à l'hélice
20. Le dossier de calcul livrable (vous êtes ici)

Cette série accompagne les didacticiels de conception Heliciel, qui traitent la partie BEM : conception de la pale, choix du régime, courbes de performance. La CFD vient après eux, pour vérifier et pour voir.