Soufflerie 3D prototype

Calcul de l'écoulement autour du char en trois dimensions (méthode de Boltzmann sur réseau D3Q19), exécuté sur la carte graphique avec WebGPU.

Navigateur : le calcul 3D utilise WebGPU, qui exige une page en https:// (en http:// le navigateur le masque, même s'il est actif). Testé sur Chrome. Edge et Firefox récents le gèrent aussi quand WebGPU y est activé (Firefox : dom.webgpu.enabled dans about:config). Sinon la CAO s'affiche mais pas le calcul.

Écoulement

Vent réel Unité du vent Allure β (angle du vent réel par rapport au cap) Bordure optimale automatique (essai) Bordure de voile δ Vitesse du char Angle du vent apparent (0° = de face, 90° = de travers, 180° = de l'arrière) Vitesse du vent apparent Vitesse au départ (condition initiale)

Vitesse du char–

Vent réel équivalent–

Vent apparent–

Allure apparente (vent apparent)–

Résistance au roulement–

En mode équilibre, la vitesse du char n'est pas un réglage : elle sort de l'équilibre entre la poussée de la voile, la traînée de l'air, le roulement et la dérive des pneus, avec le même programme que la soufflerie 2D. En mode départ, le char est lancé virtuellement à la vitesse choisie (20 km/h par défaut), puis sa vitesse évolue : toutes les 1,5 s elle varie selon l'effort net divisé par la masse (127 kg), et le vent apparent suit. Quand l'angle apparent ou la bordure bougent de plus de 2°, le char est réorienté dans la veine sans relancer l'écoulement. La bordure est celle qui donne la meilleure propulsion à chaque vitesse. Le vent apparent qui en découle alimente le calcul 3D.

Résolution

Vent, allure, bordure, résolution, pilote, sol et réglages numériques relancent l'équilibre puis le calcul tout seuls (une demi-seconde après le dernier mouvement du curseur). Les plans de coupe et l'opacité agissent en direct.

Pilote

Pilote dans la coque Position longitudinale du bassin Redressement du buste (0 = allongé) Appui latéral Flexion des jambes Relevé de la tête Bras

Le pilote est reconstruit à partir de proportions anthropométriques (le STEP n'en contient pas), comme dans la soufflerie 2D : capsules aplaties, pas un corps scanné. Ses efforts sont comptés avec la coque. Tout changement relance le calcul.

Sol et réglages numériques

Sol adhérent (défile à la vitesse calculée du char) Constante de Smagorinsky Cs Viscosité de base ν₀ (unités réseau)

Sol décoché : le bas de la veine est un champ lointain (vent uniforme), le sol n'est pas modélisé. Sol coché : paroi qui défile à la vitesse d'équilibre du char. Cs et ν₀ jouent sur la dissipation : moins il y en a, plus le sillage est fin, au risque d'instabilité.

Affichage

Lignes de courant Opacité des lignes Plans de coupe (vitesse) Vent réel (ventilateur rouge, fixe) Plan vertical, position latérale Plan horizontal, hauteur

À savoir

Résultat qualitatif : il montre où passent les tourbillons et les zones rapides ou lentes, pas des efforts fiables. Reynolds simulé très inférieur au réel, voile épaisse d'une à deux cellules, pilote reconstruit de façon simplifiée (capsules), sol et parois traités en champ lointain. Aucune validation par des mesures.

Étude de maillage (cas par défaut, sol non modélisé, après correction de la pression sous les roues). Gréement, propulsion : −60 N à 60 mm, −19 N à 50 mm, +177 N à 40 mm ; latérale : −357, −239, −546 N. Les efforts ne sont pas convergés en maillage et le 40 mm a peu d'itérations. Avec le sol adhérent à 12 m/s (60 mm, un seul essai) : gréement −580 N en latéral, +158 N en propulsion. À prendre comme un ordre de grandeur, pas comme une mesure.

vent apparent (calcul, tourne avec le char)vent réel (ventilateur rouge)vitesse du char

Vitesse |u| (m/s)

Efforts sur le char

	Propulsion	Latérale	Verticale
Total	–	–	–
Gréement	–	–	–
Coque	–	–	–
Châssis	–	–	–
Roues	–	–	–
Polaire*	–	–	–

Newtons, dans le repère du char (propulsion positive vers l'avant, latérale positive vers tribord, verticale vers le haut). Gréement : voile, mât, bôme. Coque : coque et pilote. Châssis : poutre, essieux, fourche. Roues : jantes et pneus. *Modèle polaire du gréement seul, tiré de la soufflerie 2D : un recoupement, pas une référence.

Convergence–

Efforts aérodynamiques moyennés depuis la dernière lecture, calculés par échange de quantité de mouvement sur l'obstacle.

Sillage : char qui suit

Mesure le déficit de vitesse derrière le char, de 1 à 6 m de son centre (la veine s'arrête à 6,2 m derrière lui ; vers 6 m la mesure subit la sortie de la veine), en moyenne sur une douzaine d'instantanés. Si le calcul est arrêté, la mesure porte sur le champ figé (un seul instantané).

Ordre de grandeur seulement. Reynolds simulé environ 500 fois trop faible (le sillage est plus large et plus mou que dans la réalité), veine de 6 m derrière le char (moins de 2 longueurs), voile de une à deux cellules, pilote simplifié, non convergé en maillage, aucune validation. Le sillage est mesuré dans l'axe du vent apparent (axe x de la veine).

Jauge : règlement de classe

Calcul en cours…

Mêmes contrôles que l'onglet « Jauge » de la soufflerie 2D (règlement de classe), sur le char, le pilote et la posture du calcul. Palan d'origine : 7 brins (deux poulies triples et une poulie simple de winch), bloc au réglage par défaut. La masse sous la roue avant vient de la position du centre de gravité du char et du pilote.

Fiche de la simulation

Carte graphique–

Grille–

Résolution–

Mémoire–

Voxélisation–

Taux de blocage–

Reynolds–

Mach réseau–

Avancement–

Vitesse de calcul–