Projet de simulation
Énoncé
Un constructeur de paravent de plage souhaite faire certifier la résistance et l'efficacité de ses produits. Il fait appel à vous pour estimer la vitesse maximale du vent à laquelle son paravent peut être soumis et l'étendue de la zone protégée du vent dans laquelle les vacanciers peuvent s'installer confortablement.
Étude préliminaire.
Par une simulation bi-dimensionnelle, déterminez la force exercée par un vent de 1 m/s frappant perpendiculaire un obstacle plan de 1 mètre de large x 1.5 mètre de haut.
Étude proprement dite
On considère un paravent constitué de trois sections d'une toile tendue entre quatre piquets (voir illustration ci-dessus). Les piquets ont un diamètre de 28 mm. Chaque paneau possède une largeur de 1.33 mètre et une hauteur de 1.50 mètre. La toile est supposée parfaitement tendue entre les piquets. Les différentes sections peuvent être articulées librement l'une par rapport à l'autre autour des piquets.
On demande de déterminer l'étendue de la zone de confort derrière la toile si le vent soufle à 10 m/s et que le paneau central est disposé perpendiculairement au vent alors que les deux panaux latéraux sont inclinés symétriquement à 45°. Sauf par temps très chaud, on suppose qu'il devient inconfortable d'être couché sur la plage si le vent est supérieur à 4 m/s.
On demande de déterminer l'intensité maximale du vent à laquelle le paravent peut résister sachant que chaque piquet enfoncé dans le sable ne peut être soumis à un moment de force supérieur à 125 Nm.
Plus généralement, indiquez la forme idéale à donner au paravent en fonction de l'intensité du vent.
Dans toutes les études, on considèrera une approche bi-dimensionnelle de l'écoulement et on considèrera l'air comme incompressible.
Organisation
Pour la réalisation du projet, les étudiants se répartiront par groupes de trois.
Délivrables
Chaque groupe produira d'abord un rapport intermédiaire d'avancement contenant les résultats de l'étude préliminaire. Les résultats correspondants seront présentés sans texte par
- une figure du maillage utilisé;
- une figure présentant le champ de vitesse;
- la valeur de la force calculée sur l'obstacle.
À la fin du projet, chaque groupe remettra un rapport unique (20 pages maximum, sans compter la page de garde, les références et les annexes) qui constitue le principal délivrable du projet. L'étude préliminaire (mise en forme selon le format du rapport final) fait partie du rapport.
Le rapport ne doit pas être rédigé comme un cahier de laboratoire reprenant les différentes actions entreprises / tentatives et les résultats obtenus mais, à l'image d'une publication scientifique, comme un texte synthétique présentant de façon claire, structurée et critique le contexte du problème, les méthodes utilisées et les résultats obtenus.
Vous devrez convaincre le lecteur de votre rapport de la validité de la réponse que vous donnez. Pour ce faire, vous pouvez justifier les différentes hypothèses utilisées, justifier les différents éléments de design des simulations numériques réalisées (discrétisation, durée de la simulation, conditions aux limites,...), analyser et discuter de façon critique les résultats (par exemple en les confrontant à la connaissance a priori que vous pouvez avoir de l'écoulement, à des solutions analytiques approchées ou à des références extérieures, en étudiant la sensibilité de la solution à tel ou tel paramètre...).
Dans l'annexe du rapport final, le groupe explicitera son mode de fonctionnement (qui a fait quoi). Chacun des auteurs marquera son accord explicite ou son désaccord sur l'attribution d'une note identique à tous les membres du groupe.
L'annexe comportera également une déclaration des membres du groupe présentant l'usage qui a été fait des outils d'intelligence artificielle générative dans la réalisation du travail et la rédaction du rapport. Cet usage doit être conforme avec la Charte ULiège d’utilisation des intelligences artificielles génératives dans les travaux universitaires.
Évaluation
Le rapport sera évalué selon les critères suivants :
- Contenu du rapport (75 % de la note)
- Positionnement du problème et définition des objectifs
- Analyse du problème
- Méthodologie
- Ressources mobilisées
- Ampleur et validité des résultats obtenus
- Discussion des résultats obtenus
- Conclusions et perspectives
- Forme du rapport (25 % de la note)
- Structure
- Présentation
- Style
- Respect des conventions liées au domaine du travail
- Respect des délais et consignes de l'encadrant.
Timing
- Remise de l'énoncé : 12 février 2026.
- Constitution des groupes de 3 étudiants via eCampus : 19 février 2026
- Transmission d'un rapport intermédiaire d'avancement : 19 mars 2026.
- La soumission finale doit être réalisée via eCampus pour le dimanche 3 mai 2026 à 23 heures 59.
Le rapport intermédiaire d'avancement et le rapport final doivent être fournis au format pdf et déposés sur eCampus (Onglet "Soumission des rapports" du menu principal) pour la date indiquée.
En même temps que le rapport final, chaque équipe déposera sur eCampus le fichier de simulation de base de l'écoulement.
STAR-CCM+
Bien que le choix du logiciel utilisé soit libre, il est proposé d'utiliser STAR-CCM+ pour mener les simulations demandées dans le cadre du projet de simulation.
Les directives pour télécharger et installer le logiciel sur votre ordinateur personnel sont disponibles sur http://siemens.uliege.be/. Attention, le logiciel ne peut être utilisé que dans le cadre d'une licence académique institutionnelle depuis le réseau internet de l'Université de Liège. Que ce soit pour télécharger STAR-CCM+ ou pour l'utiliser en-dehors de l'infrastructure de l'ULiège, il est impératif d'activer le vpn.
Pour vous aider à prendre en main ce logiciel, un tutoriel vous est proposé ici.
La documentation complète de STAR-CCM+ est disponible en ligne via ce lien.
Les questions éventuelles peuvent être adressées à Corentin Thomée.
Autres ressources
Pour vous aider dans la rédaction du rapport et le bon référencement des sources vous pouvez vous appuyer sur l'ouvrage Comprendre et maîtriser la littérature scientifique (B. Pochet, 2015) et exploiter les informations fournies lors de la séance relative aux outils de recherche documentaire et de référencement.