La simulation numérique utilisée pour explorer le mystère de la vitesse des dauphins


La vitesse des dauphins simulée avec les logiciels COSMOSFloWorksTM et FloEFD

November 2006

Selon les calculs des ingénieurs, les muscles des dauphins devraient être 7 fois plus puissants pour leur permettre d'atteindre une telle vitesse. Une autre explication serait que le dauphin réduit au maximum les frottements de sa peau avec l'eau. Cette hypothèse serait plausible si le dauphin était capable de maintenir un écoulement laminaire, au lieu de l'écoulement turbulent auquel on pourrait s'attendre du fait des vitesses atteintes. En effet, le flux laminaire produit moins de traînée et pourrait expliquer la vitesse extraordinaire du dauphin.

V.V. Pavlov, chercheur au "Crimean State Medical University" en Ukraine, a utilisé le logiciel de CFD (Computational Fluid Dynamics) COSMOSFloWorks™ afin d'étudier cette énigme, connue depuis 70 ans comme « le paradoxe de Gray » après que Sir James Gray ait été le premier à le mettre en évidence. Pavlov a simulé les détails hydrodynamiques de l'écoulement autour de la nageoire dorsale du dauphin.

COSMOSFloWorks est un produit SolidWorks développé par Flomerics, qui utilise la même technologie que FloEFD, FloEFD.Pro, et FloEFD.V5, autres logiciels de Flomerics.

Pavlov a découvert que la forme de la peau du dauphin s'adapte aux conditions d'écoulement autour de la nageoire dorsale. Il a conclu que la structure de la peau permet à l'interface peau-eau de se comporter comme une paroi déformable anisotrope dans les régions de gradients de pression favorables et défavorables sur la peau. Apparemment, en s'adaptant aux conditions d'écoulement, la peau a pour effet de supprimer le développement d'instabilités dans la couche limite et de réduire la turbulence. Cette information pourrait aider entre autres à la conception de matériaux destinés à augmenter la vitesse et à réduire la consommation de carburant de bateaux et d'avions.

« L'élégance des solutions trouvées par la nature nous inspirent de nouvelles idées de technologies et d'ingénierie » explique Pavlov. « Le système de réduction de traînée perfectionné par les dauphins depuis plus de 50 millions d'années vaut la peine d'être examiné car il représente une possibilité d'améliorer les performances des transport des êtres humains. L'étude de la relation entre l'écoulement autour de la nageoire du dauphin et la structure de la peau nous a donné des idées qui peuvent s'avérer très utiles dans la conception de parois déformables »

« COSMOSFloworks a joué un rôle crucial dans cette analyse du fait de son étroite intégration avec le logiciel de conception 3D Solidworks », poursuit Mr Pavlov. « Nous avons pu réaliser l'analyse directement sur le modèle géométrique de la nageoire du dauphin que nous avions créé, et maintenir toutes les informations dans le modèle 3D. Le logiciel CFD facilite la simulation de l'écoulement parce qu'il analyse automatiquement la géométrie et génère un maillage en arrière-plan tandis que l'utilisateur agit sur l'interface CAO avec laquelle il est familier ».

Les lecteurs intéressés peuvent suivre une démonstration gratuite en ligne d'EFD

NOTE : Une version haute résolution de cette image peut être téléchargée à partir de : www.flomerics.com/news/gallery

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