Logiciel de prédiction acoustique ASTRYD

Client : CNES
Pays : France
Application : Aerospace

Problématique

Dans les années 80, Metravib a développé un logiciel de calcul vibroacoustique pour le Centre National d’Etudes Spatiales français (CNES). 

La demande initiale concernait le recours à la simulation numérique afin d’atténuer le risque d’endommager les composants/sous-systèmes critiques d’un satellite avant que la structure réelle (modèle de vol du satellite) ne soit soumise à des tests acoustiques représentatifs des conditions de lancement. 

En effet, lors du lancement de la fusée, les structures des satellites (le plus souvent minces et légères) sont soumises à des niveaux acoustiques particulièrement sévères. Ces structures sont sensibles au couplage entre les mouvements de l’air ambiant (fluide) induits par l’acoustique et le comportement dynamique de la structure. 

Les satellites étant des structures très coûteuses, il est important d’effectuer des calculs préliminaires pour vérifier la fiabilité structurelle des composants les plus sensibles avant qu’ils ne soient soumis aux conditions environnementales du lancement. 

Le logiciel de simulation ASTRYD a été développé par Metravib afin de fournir une solution efficace pour décrire les interactions fluide-structure et prédire le comportement de structures légères soumises à un environnement acoustique sévère. 

Solution

Pour créer le logiciel ASTRYD et l’adapter à la problématique spatiale, Metravib est parti d’un logiciel de calcul développé lors d’une recherche commune avec le CEA (Commissariat à l’Energie Atomique) qui traitait de la diffraction de la pression acoustique sur des bâtiments en béton soumis à une onde de choc (explosion). 

Ce phénomène est impulsif et de courte durée; le code de calcul a donc été développé dans le domaine temporel, basé sur la technique des potentiels retardés.

Screenshot of Astryd software

Le code de calcul existant a été progressivement adapté à la nouvelle classe de problèmes à résoudre, intégrant ainsi le comportement dynamique de la structure (paramètres modaux calculés à l’aide d’un code FEM, puis projetés sur le maillage acoustique) avec une description précise du couplage fluide-structure sur le maillage en éléments de frontière (BEM). Un travail intensif a été accompli pour améliorer significativement les performances du logiciel initial, notamment avec l’introduction de l’algorithme NGTD (Non uniform Grid Time domain).  

Le logiciel ASTRYD permet de mener des calculs vibro-acoustiques dans les classes de couplage fluide/structure faible à modérer. Il a été appliqué avec succès dans un certain nombre de projets satellites tels que Herschel-Planck, Amos, Integral, Artemis pour n’en citer que quelques-uns.