Fluides numériques

La simulation numérique des écoulements de fluides a vu le jour après la Seconde Guerre mondiale à la suite du développement conjoint du matériel informatique et des méthodes numériques. Cette évolution sans précédent a rendu possible l'étude de phénomènes jusqu'alors uniquement abordables de façon analytique.

C'est à l'histoire de la simulation numérique des écoulements incompressibles que se consacre cet ouvrage. Ces phénomènes, modélisés par les équations de Navier-Stokes, requièrent la résolution d'une équation de Poisson pour le calcul de la pression, et l'évolution des solveurs entre les années 1945 et 1990 montre que l'on dispose aujourd'hui d'une méthode optimale quant au nombre d'opérations calculatrices. C'est également pendant cette période que les super-ordinateurs ont pris leur essor et se sont lancés dans la course à l'exaflop. Ces développements sans précédent ont donné naissance au calcul intensif sur ordinateur parallèle; cette concomitance de progrès tant hardware que software a notamment permis la mise au point d'algorithmes sophistiqués dont les résultats sont tout aussi innovants que fascinants.

L'ouvrage aborde également les questions liées à la turbulence, et montre que le défi qu'elle pose est encore loin d'être résolu. Il présente de nombreux exemples de simulation dans des domaines aussi variés que l'automobile, la navigation, la biologie ou la médecine et expose quelques perspectives d'avenir, comme le traitement des données massives et la fin possible de la théorie, l'ordinateur quantique, les logiciels commerciaux et libres, ou l'impact des mathématiques.

Michel Deville, ingénieur civil électricien-mécanicien diplômé de l'Université Catholique de Louvain en 1968, a soutenu sa thèse de doctorat sur un sujet relatif à l'intégration numérique des équations de Navier-Stokes. Après un séjour au département de mathématiques du Massachusetts Institute of Technology, il poursuit sa carrière académique à l'Unité de Mécanique Appliquée de l'UCL jusqu'en 1993. Ses travaux portent sur les méthodes spectrales, la modélisation de la turbulence et la simulation numérique des grandes structures. Ces techniques sont appliquées à un large spectre d'applications qui couvrent le génie médical, la simulation directe d'écoulements incompressibles et plus récemment, les fluides non newtoniens.