Brevet FR3162514A1 — publié le 20251128

PROCEDE DE PREDICTION D’UN BRUIT AERODYNAMIQUE TONAL PRODUIT PAR UN ELEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de prédiction d’un bruit aérodynamique produit par un élément (4) pour véhicule automobile (2), remarquable en ce que ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’une simulation numérique de dynamique de fluide en régime stationnaire à partir d’une modélisation numérique de l’élément ; et - établissement d’une distribution de pression pariétale sur une surface (6) dudit élément destinée à être en contact avec un flux d’air lors d’un roulage du véhicule automobile ; et - évaluation de la distribution de la pression pariétale pour une détection d’un point d’inflexion dans ladite distribution, la prédiction du bruit étant basée sur ladite détection, où une présence du point d’inflexion indique un risque de bruit émanant de l’élément, tandis qu’une absence dudit point d’inflexion indique l’absence de bruit. (Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2) PROCEDE DE PREDICTION D’UN BRUIT AERODYNAMIQUE TONAL PRODUIT PAR UN ELEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine des simulations numériques des éléments aérodynamiques pour véhicules automobiles. Les constructeurs automobiles s’efforcent de plus en plus de réduire les bruits aérodynamiques lors du roulage afin d’améliorer l’expérience de conduite, particulièrement avec la montée de l’électrification des véhicules automobiles où le silence des moteurs électriques rend l’habitacle davantage réceptif aux différents bruits aérodynamiques. Par exemple, les rétroviseurs constituent l’un des éléments responsables de ces bruits dans l’habitacle, pouvant provoquer un sifflement pendant la conduite. Les constructeurs cherchent donc à rendre les rétroviseurs aussi aérodynamiques et silencieux que possible. De façon conventionnelle, la détection de ce sifflement se fait au moyen d’une campagne d’essais en soufflerie dédiée, où un prototype de rétroviseur est positionné au centre de la veine de la soufflerie. Des mesures acoustiques sont ensuite effectuées à l’aide de trois microphones placés autour du rétroviseur, en dehors du flux d’air, pour détecter les fluctuations de pression acoustique. Une transformée de Fourier de ces mesures comme post-traitement permet la mise en évidence du phénomène de sifflement du rétroviseur. Toutefois, cette méthode implique des coûts élevés liés à la fabrication de prototypes et à l’utilisation coûteuse de souffleries, retardant ainsi le processus de développement des véhicules. Le document de brevet publié CN 106777837 A divulgue une méthode de prévision de l’intensité du bruit des routes urbaines à partir d’une collecte de données réelle de débit, de vitesse et de voie des véhicules sur une route urbaine cible, puis à les substituer dans un modèle de routes préétabli pour prédire l’intensité du bruit, de manière à estimer l’impact sonore du trafic routier avant la construction de la nouvelle route. Cependant, la solution de prédiction de bruit des routes proposée par le document ne peut pas s’appliquer pour prédire un éventuel bruit pouvant être produit par un composant aérodynamique d’un véhicule automobile, tel qu’un rétroviseur. La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution simple, performante et économique permettant de prédire efficacement l’apparition d’un bruit aérodynamique à partir d’un élément de véhicule automobile, tel qu’un sifflement de rétroviseur. À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de prédiction d’un bruit aérodynamique tonal produit par un élément pour véhicule automobile, remarquable en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : - réalisation d’une simulation numérique de dynamique de fluide en régime stationnaire à partir d’une modélisation numérique de l’élément ; et - établissement d’une distribution de pression pariétale sur une surface dudit élément destinée à être en contact avec un flux d’air lors d’un roulage du véhicule automobile ; et - évaluation de la distribution de la pression pariétale pour une détection d’un point d’inflexion dans ladite distribution, la prédiction du bruit étant basée sur ladite détection, où une présence du point d’inflexion indique un risque de bruit émanant de l’élément, tandis qu’une absence dudit point d’inflexion indique l’absence de bruit. Selon un mode de réalisation, la distribution de la pression pariétale comprend une évolution d’un coefficient de pression en fonction d’une distance prédéfinie s’étendant le long de la surface de l’élément parallèlement à une direction de l’écoulement stationnaire simulé, ladite distribution de la pression pariétale présentant une tendance convexe et/ou concave le long de la distance prédéfinie. Selon un mode de réalisation, le point d’inflexion est détecté lorsque la distribution de la pression pariétale présente un changement de tendance sur la distance prédéfinie, passant d’une tendance convexe à une tendance concave, ou vice versa. Selon un mode de réalisation, l’élément est un rétroviseur de véhicule automobile, et la surface dudit élément comprend une bande périphérique présentée entre un bord de fuite du rétroviseur et une ligne périphérique disposée sur une face externe dudit rétroviseur à distance dudit bord de fuite, ladite bande périphérique s’étendant circonférentiellement sur toute une périphérie dudit rétroviseur. Selon un mode de réalisation, la distance prédéfinie s’étendant parallèlement à la direction de l’écoulement stationnaire simulé, est sensiblement perpendiculaire à la ligne périphérique et au bord de fuite du rétroviseur. Selon un mode de réalisation, la distance prédéfinie est égale à au moins 5 mm et à au plus 200 mm. Selon un mode de réalisation, l’établissement de la distribution de la pression pariétale le long de la distance prédéfinie comprend, en outre, un balayage périphérique sur toute la périphérie du rétroviseur au droit de la bande périphérique sur la face externe dudit rétroviseur. L’invention concerne également un procédé de modélisation d’un élément pour véhicule automobile, comprenant : - une étape de modélisation numérique d’un modèle numérique dudit élément, remarquable en ce que ledit procédé de modélisation comprend en outre les étapes du procédé de prédiction d’un bruit aérodynamique selon l’invention, et en ce que lorsque le point d’inflexion est détecté, le procédé de modélisation comprend en outre une étape de modification du modèle numérique localement au droit d’une portion de la surface de l’élément où ledit point d’inflexion est détecté. L’invention a également trait à un rétroviseur pour véhicule automobile, remarquable en ce que ledit rétroviseur étant modélisé selon le procédé de modélisation d’un élément pour véhicule automobile selon l’invention, dans lequel ledit élément correspond audit rétroviseur. L’invention concerne aussi un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend au moins un rétroviseur selon l’invention. Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce que le procédé de prédiction de bruit aérodynamique offre une détection précoce et précise des risques de bruit associés à la géométrie de l’élément, dès les premières étapes du développement lors de sa modélisation numérique. Cette approche élimine le besoin de construire des prototypes et de mener des essais expérimentaux, ce qui accélère le processus de développement en réduisant le nombre de simulations et de tests en soufflerie, rendant ainsi le développement du véhicule automobile considérablement moins coûteux. FIG. 1 représente schématiquement les étapes d’un procédé de prédiction d’un bruit aérodynamique produit par un élément pour véhicule automobile selon l’invention, ainsi que les étapes d’un procédé de modélisation dudit élément ; FIG. 2 illustre une vue en perspective d’un rétroviseur de véhicule automobile selon l’invention ; FIG. 3 représente un graphique montrant l’évolution d’un coefficient de pression en fonction d’une distance prédéfinie s’étendant parallèlement à une direction de l’écoulement stationnaire simulé le long d’une face externe du rétroviseur de la FIG. 2 . Description détaillée La FIG. 1 représente schématiquement les étapes d’un procédé 103 de prédiction d’un bruit aérodynamique tonal, correspondant à un sifflement, produit par un élément pour véhicule automobile selon l’invention, ainsi que les étapes d’un procédé 100 de modélisation dudit élément. Le procédé 100 de modélisation comprend une étape 102 de modélisation numérique d’un modèle numérique de l’élément. Ce dernier pouvant correspondre à un rétroviseur, un becquet arrière, ou tout autre élément de la carrosserie susceptible de générer un sifflement lors du roulage du véhicule automobile. Plus préférentiellement, l’élément correspond à un rétroviseur, comme celui illustré à la FIG. 2 . Ensuite, une étape 104 de simulation numérique de dynamique de fluide stationnaire est réalisée à partir du modèle numérique de l’élément. Cette simulation correspond à une simulation CFD, tirée du terme anglais « computational fluid dynamics », également désignée par l’acronyme MFN, pour « la mécanique des fluides numérique ». Elle permet d’étudier les mouvements d’un fluide par rapport à une surface d’un élément. Ici, le fluide simulé correspond à un écoulement d’un flux d’air contre une surface de l’élément. Préférentiellement, il s’agit à l’étape 104 d’une simulation CFD stationnaire incompressible résolvant les équations RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), de préférence, en utilisant un modèle de turbulence k-epsilon ou k-oméga, dans laquelle la masse volumique, la vitesse et la pression du fluide ne varient pas avec le temps pendant la simulation mais seulement selon la position dans le fluide. Ensuite, le procédé 103 de prédiction de sifflement, comprend une étape 106 d’établissement d’une distribution de pression pariétale sur une surface de l’élément qui est destinée à être en contact avec un flux d’air lors d’un roulage du véhicule automobile. Avantageusement, la distribution de la pression pariétale comprend une évolution d’un coefficient de pression en fonction d’une distance prédéfinie s’étendant le long de la surface de l’élément parallèlement à une direction de l’écoulement stationnaire simulé. Ladite évolution étant représentée au graphique de la FIG. 3 . Préférentiellement, ladite surface correspondant à une face externe 6 du rétroviseur 4 du véhicule automobile 2 visible à la FIG. 2 . En référence à la FIG. 2 , la distance prédéfinie d, le long de laquelle la distribution de pression pariétale est établie, est préférentiellement comprise entre une ligne périphérique A disposée sur la face externe 6 et un bord de fuite B du rétroviseur 4, définissant ainsi une bande périphérique 8 s’étendant circonférentiellement sur toute une périphérie dudit rétroviseur 4. Préférentiellement, la ligne périphérique A correspond à un resserré aérodynamique du rétroviseur 4, et donc de son modèle numérique, s’étendant essentiellement parallèlement au bord de fuite B. La distance prédéfinie d est sensiblement perpendiculaire à la ligne périphérique A et au bord de fuite B, ou inclinée d’au plus 30° par rapport à une perpendiculaire à au moins un de ces deux derniers. De préférence, la distance prédéfinie est égale à au moins 5 mm et à au plus 200 mm. En référence à la FIG. 3 , on peut voir l’évolution du coefficient de pression Cp au niveau de l’axe des ordonnées, qui représente la pression locale (au droit de la face externe du rétroviseur) par rapport à la pression atmosphérique, normalisée par la pression dynamique de l’écoulement stationnaire simulé. Préférentiellement, il s’agit de la distribution de pression pariétale effectuée sur la bande périphérique du rétroviseur et précisément le long de la distance prédéfinie d représentée au niveau de l’axe des abscisses, et dans lequel sont marquées les positions de la ligne périphérique A et du bord de fuite B. On peut observer deux tracés T1 et T2 correspondant à une évolution de coefficients de pression, respectivement, pour une surface de rétroviseur ne présentant pas un risque de sifflement, et une surface de rétroviseur pouvant causer un sifflement en conditions de roulage du véhicule automobile. L’évolution de coefficients de pression peut définir une tendance convexe et/ou concave. En référence aux figures 1 et 3, le procédé 103 de prédiction de sifflement, comprend une étape 108 d’évaluation de la distribution de la pression pariétale pour une détection d’un point d’inflexion I dans ladite distribution. Il s’agit avantageusement d’un post-traitement simple de la simulation CFD stationnaire incompressible effectuée à l’étape 104, permettant de déterminer un risque d’apparition d’un sifflement lié à la géométrie simulée. De façon avantageuse, la prédiction du sifflement est basée sur la détection du point d’inflexion I, où une présence dudit point d’inflexion I indique un risque de sifflement émanant du rétroviseur (tel est le cas pour le tracé T2), tandis qu’une absence dudit point d’inflexion indique l’absence de sifflement. De préférence, le point d’inflexion I est détecté lorsque la distribution de la pression pariétale présente un changement de tendance correspondant à un changement de concavité, passant d’une évolution convexe à une évolution concave, ou inversement. En un tel point I, la tangente traverse la courbe (tracé T2) et la dérivée seconde change de signe. Le point d’inflexion I est, par définition mathématique, soit présent soit absent de façon binaire. Le procédé 103 comprend préférentiellement un balayage périphérique sur toute la périphérie du rétroviseur au niveau de sa bande périphérique. Cela peut correspondre, par exemple, à une répétition des étapes 106 et 108 pour plusieurs distances d s’étendant circonférentiellement sur toute la périphérie du rétroviseur. Le tracé T2 indique ici que la face externe du rétroviseur 4 modélisé (de la FIG. 2 ), présente un risque d’apparition de bruit aérodynamique sifflant, et cela particulièrement à environ une moitié de la distance prédéfinie d. A cet égard, une correction de la géométrie du modèle numérique du rétroviseur 4 localement au droit de la distance d permettrait de surmonter le risque d’apparition de sifflement. Avantageusement, le temps de détection du point d’inflexion I, et donc du risque de sifflement, est quasi immédiat. En effet, car ladite détection est réalisée de façon 100% numérique en post-traitement de calcul de la simulation CFD qui est déjà existant. Le procédé 100 de modélisation comprend en outre une étape 110 de modification du modèle numérique localement au droit d’une portion de la surface de l’élément (ex. la face externe du rétroviseur) où ledit point d’inflexion I est détecté, et cela, en vue d’atténuer le sifflement pouvant émaner de ce dernier. Ainsi, un élément pour véhicule automobile, tel que le rétroviseur 4, modélisé suivant le procédé 100 selon la présente invention, ne produira aucun bruit tonal pendant le roulage du véhicule automobile aux vitesses de roulage définies dans la simulation numérique à l’étape 104. Procédé (103) de prédiction d’un bruit aérodynamique tonal produit par un élément (4) pour véhicule automobile (2), caractérisé en ce que ledit procédé (103) comprend les étapes suivantes : - réalisation (104) d’une simulation numérique de dynamique de fluide en régime stationnaire à partir d’une modélisation numérique de l’élément (4) ; et - établissement (106) d’une distribution de pression pariétale sur une surface (6) dudit élément (4) destinée à être en contact avec un flux d’air lors d’un roulage du véhicule automobile (2) ; et - évaluation (108) de la distribution de la pression pariétale pour une détection d’un point d’inflexion (I) dans ladite distribution, la prédiction du bruit étant basée sur ladite détection, où une présence du point d’inflexion (I) indique un risque de bruit émanant de l’élément (4), tandis qu’une absence dudit point d’inflexion (I) indique l’absence de bruit. Procédé (103) selon la revendication 1, dans lequel la distribution de la pression pariétale comprend une évolution d’un coefficient de pression en fonction d’une distance prédéfinie (d) s’étendant le long de la surface (6) de l’élément (4) parallèlement à une direction de l’écoulement stationnaire simulé, ladite distribution de la pression pariétale présentant une tendance convexe et/ou concave le long de la distance prédéfinie (d). Procédé (103) selon la revendication 2, dans lequel le point d’inflexion (I) est détecté lorsque la distribution de la pression pariétale présente un changement de tendance sur la distance prédéfinie (d), passant d’une tendance convexe à une tendance concave, ou vice versa. Procédé (103) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément (4) est un rétroviseur (4) de véhicule automobile (2), et la surface (6) dudit élément (4) comprend une bande périphérique (8) présentée entre un bord de fuite (B) du rétroviseur (4) et une ligne périphérique (A) disposée sur une face externe (6) dudit rétroviseur (4) à distance dudit bord de fuite (B), ladite bande périphérique (8) s’étendant circonférentiellement sur toute une périphérie dudit rétroviseur (4). Procédé (103) selon les revendications 2 et 4, dans lequel la distance prédéfinie (d) s’étendant parallèlement à la direction de l’écoulement stationnaire simulé, est sensiblement perpendiculaire à la ligne périphérique (A) et au bord de fuite (B) du rétroviseur (4). Procédé (103) selon la revendication 5, dans lequel la distance prédéfinie (d) est égale à au moins 5 mm et à au plus 200 mm. Procédé (103) selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel l’établissement de la distribution de la pression pariétale le long de la distance prédéfinie (d) comprend, en outre, un balayage périphérique sur toute la périphérie du rétroviseur (4) au droit de la bande périphérique (8) sur la face externe (6) dudit rétroviseur (4). Procédé (100) de modélisation d’un élément (4) pour véhicule automobile (2), comprenant : - une étape (102) de modélisation numérique d’un modèle numérique dudit élément (4), caractérisé en ce que ledit procédé (100) de modélisation comprend en outre les étapes (104, 106, 108) du procédé (103) de prédiction d’un bruit aérodynamique selon l’une des revendications 1 à 7, et en ce que lorsque le point d’inflexion (I) est détecté, le procédé (100) de modélisation comprend en outre une étape de modification (110) du modèle numérique localement au droit d’une portion de la surface (6) de l’élément (4) où ledit point d’inflexion (I) est détecté. Rétroviseur (4) pour véhicule automobile (2), caractérisé en ce que ledit rétroviseur (4) étant modélisé selon le procédé (100) de modélisation d’un élément (4) pour véhicule automobile (2) selon la revendication 8, dans lequel ledit élément (4) correspond audit rétroviseur (4). Véhicule automobile (2) caractérisé en ce qu’il comprend au moins un rétroviseur (4) selon la revendication 9.