Détection, visualisation et communication de défauts dans les modèles géométriques et les maillages

Ce mémoire traite de problèmes rencontrés dans le cadre des premières étapes de la conception de pièces en lien avec la mécanique des fluides. En particulier, on s'attardera sur la méthodologie utilisée afin de détecter et communiquer des erreurs que peuvent rencontrer les concepteurs de pièces mécaniques, et en particulier de composantes de turbines hydroélectriques, lors du design préliminaire et des premières simulations numériques. En effet, lors des premières phases de design, il est souvent nécessaire d'obtenir un modèle mathématique complet de la pièce conçue afin de pouvoir évaluer son comportement final sans avoir à en réaliser un prototype. Ces modèles sont le plus souvent réalisés selon les normes de la représentation frontière (Boundary REPresentation, BREP) où les volumes ne sont définis que par les surfaces qui les délimitent. Cette méthode de modélisation, associée aux courbes paramétriques (en général de type Non Uniform Rational B-Spline (NURBS) ), permet de modéliser des géométries extrêmement complexes tout en utilisant des entités mathématiques (courbes, surfaces) assez simples. Cela permettra, par la suite, de réduire les temps de calcul nécessaires pour les simulations ou les rendus graphiques. Cette simplification des entités utilisées entraîne par contre des approximations, notamment au niveau des jonctions entre entités de même dimension (par exemple, deux surfaces jointives peuvent ne pas se suivre exactement le long de l'arête commune). Afin d'assurer l'étanchéité des volumes, différentes solutions sont utilisées. Celle qui a été choisie au sein de la série de logiciels basés sur la librairie Pirate est l'utilisation d'une topologie afin de spécifier quelles sont les entités coïncidentes. Mais ces solutions peuvent présenter des erreurs, par exemple si deux entités déclarées correspondantes sont en réalité géométriquement éloignées. Ces erreurs, si non corrigées, se retrouvent généralement dans les maillages générés à partir de ces modèles BREP, et donc ont une influence sur la qualité des simulations qui peuvent être effectuées ensuite. Le premier aspect de ce mémoire traite des moyens qui ont été mis en place au sein du logiciel TopoVisu afin de détecter et de visualiser les erreurs présentes au sein des modèles BREP et des maillages utilisés lors de l'étape de conception. Le second aspect de ce mémoire traite d'une des origines principales des erreurs citées précédemment : la conservation et le transfert des données. C'est à ce niveau que de nombreuses erreurs apparaissent. En effet, le passage d'un format de fichiers à un autre peut s'avérer extrêmement néfaste pour un modèle, et cela peut poser problème si on change d'application, mais aussi si on passe à une autre version d'une même application. La solution proposée ici est l'exportation native vers un format de données ayant un bon niveau de maintenance et d'utilisation qui permettra de favoriser sa pérennité. Le format qui a été choisi pour cette fonction est le Portable Document Format, avec inclusion de modèles en trois dimensions (PDF 3D). Les éléments 3D sont inclus dans le format Product Representation Compact (PRC), car ce format est compatible avec la norme ISO 10303 (Standard for the Exchange of Product model data, STEP) qui est au cœur de beaucoup de modélisations BREP, dont celle de la librairie Pirate.