Scientifique et entrepreneur reconnu dans la communauté HPC, le Pr David Gosman a passé toute sa carrière à affiner sans relâche les outils et techniques de CFD. Aujourd’hui, nombreux sont les logiciels de simulation numérique qui lui doivent certaines de leurs fonctions avancées. Voici l’histoire d’une vie consacrée à la mécanique des fluides numérique, vue du point de vue de l’ingénieur…

La CFD consiste à résoudre des problèmes complexes d’ingénierie en utilisant des logiciels couteux, d’énormes ressources informatiques et des ingénieurs de haut niveau. Si les problèmes n’étaient pas difficiles, ou très importants, on peut douter que quiconque y consacrerait autant d’effort, de temps et d’argent. Du point de vue d’un ingénieur moderne, il serait aisé de penser que ce désir d’appliquer la technologie de la simulation à des problèmes complexes est un besoin récent, et que ce n’est qu’aujourd’hui que nous sommes capables de résoudre de tels problèmes, équipés d’un ensemble complexe d’outils de simulation multi-physiques.

C’est une erreur. La CFD est née il y a quarante ans du désir de résoudre des problèmes de turbulence, de transfert thermique et de combustion, grâce à l’inspiration d’un petit groupe de pionniers capables de regarder plus loin que les faibles ressources informatiques disponibles à cette époque, et de développer les techniques et les méthodes qui permettraient un jour de révolutionner l’ingénierie.

Le professeur David Gosman est l’un de ces pionniers. Membre du groupe de recherche du Pr. Spalding’s à l’Imperial College dès les premiers jours, il joue un rôle fondamental dans le développement de méthodes de simulation capables de travailler sur les géométries complexes rencontrées dans le monde industriel, la plupart des ces méthodes étant utilisées aujourd’hui dans tous les codes logiciels de CFD. Il est également pionnier en matière d’utilisation de la CFD dans le domaine de la combustion des moteurs à piston, et les méthodes et logiciels qu’il a développés ont été utilisés pour la conception d’à peu près tous les moteurs de voitures depuis le début des années 1990.

Le Pr. Gosman entre à l’Imperial College à l’automne 1962, après son diplôme de l’université de British Columbia, pour y passer son doctorat sous la direction du professeur Brian Splading. Au début des années 1960, les recherches de Splading se concentrent sur le développement d’une “méthode universelle” de calcul des écoulements turbulents, en utilisant des méthodes d’intégrale sur la quantité de mouvement pour les écoulements cisaillés à deux dimensions, conçus pour prendre en compte les écoulements libres et les jets impactant une paroi. Bien que ces techniques aient été modérément concluantes pour la prédiction de flux à couche limite parabolique, elles n’étaient pas applicables dans le cadre de problèmes de type elliptique (avec des gradients de pression, de séparation, de recirculation et d’empiètement élevés).

La solution aux problèmes “industriels”, spécialement en ce qui concerne la combustion, nécessitant une solution aux problèmes de type elliptique, le professeur Spalding et son équipe finissent par abandonner l’approche parabolique 2D pour se concentrer sur une approche discrétisée “Fonctions de lignes de courant – vorticité” qui permettait de résoudre les équations à deux dimensions de Navier-Stokes (présentées en tant que fonctions de lignes de courant et de vorticité) en utilisant une approche basée sur les volumes finis et la différenciation en amont. Bien que le doctorat essentiellement expérimental du professeur Gosman ne soit pas directement lié au développement de ces méthodes, il se captive rapidement pour leur développement. A tel point que la publication de sa thèse prend quelques années de retard et que cette digression va définir toute sa carrière.