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01.02.2023

Comment utiliser la fonction « Surfaces perméables » dans RWIND 2 ?

En mécanique des fluides numérique (CFD), les surfaces complexes qui ne sont pas complètement solides peuvent être modélisées à l'aide de milieux poreux ou de perméabilité. Dans le monde réel, on peut citer par exemple les structures en toile brise-vent, les treillis soudés, les façades et bardages perforés, les persiennes, les rangées de tubes (piles de cylindres horizontaux), etc.

En mécanique des fluides numérique (CFD), les surfaces complexes qui ne sont pas complètement solides peuvent être modélisées à l'aide de milieux poreux ou de perméabilité. Dans le monde réel, on peut citer par exemple les structures en toile brise-vent, les treillis soudés, les façades et bardages perforés, les persiennes, les rangées de tubes (piles de cylindres horizontaux), etc. Les modèles de ces structures peuvent avoir une géométrie si complexe qu'il est impossible de générer un maillage efficace pour elles ; le maillage résultant peut être extrêmement fin ou de mauvaise qualité dans certaines situations. Dans de telles conditions, le calcul sera erroné ou prendra un certain temps avec les supercalculateurs. Il est donc fortement recommandé d'utiliser un modèle de fluide permettant le passage des flux pour ces types de structures.

Nous allons expliquer pas à pas comment utiliser la fonction de surface perméable dans RWIND 2 :

Étape 1 : modélisation de la géométrie exacte avec porosité dans RWIND

Le modèle exact de la géométrie avec la porosité spécifiée (ici 40 % de porosité est considérée) doit être simulé (Figure 2). Pour implémenter la géométrie exacte, l'option du modèle simplifié doit être décochée et le niveau de raffinement du maillage doit être augmenté (Figure 3).

Étape 2 : configuration de la simulation

Toute la section du domaine de simulation doit être remplie par la surface poreuse afin de laisser passer les flux à l'intérieur de la section poreuse. La condition à la limite inférieure de la soufflerie doit être définie sur « glissement » pour voir réellement la perte de charge de la surface poreuse (Figure 4). De cette manière, des valeurs de perte de charge plus précises seront obtenues en fonction de la surface poreuse.

Étape 3 : deux simulations des flux de vent avec des vitesses de vent différentes

Ici, 5 m/s et 15 m/s sont considérés comme deux vitesses de vent différentes. Après les simulations, nous devons obtenir les données de perte de charge à l'aide d'un graphique le long de l'option pour le relevé linéique dans RWIND (Figures 5 et 6). Il est très important de considérer la partie stationnaire du diagramme de champ de pression afin d'éviter les effets d'une fluctuation de pression locale, d'une position particulière, etc.

Étape 4 : la calculatrice Darcy-Forchheimer

Pour obtenir les paramètres d'entrée requis dans RWIND, tels que le coefficient de Darcy (D) et le coefficient d'inertie (I), nous pouvons utiliser la calculatrice Darcy-Forchheimer (https://holzmann-cfd.com/community/blog-and-tools/darcy-forchheimer). Les informations requises sont indiquées dans la Figure 7. Après avoir entré les données d'entrée, vous pouvez obtenir le coefficient de Darcy (D) et la contribution de Forchheimer (F), qui équivaut au coefficient d'inertie (I) dans RWIND. L est également la longueur moyenne perméable dans la direction des flux (ici l'épaisseur de la surface = 0,0016 m). Enfin, vous pouvez remplacer tous les paramètres des surfaces perméables dans le tableau RWIND (Figure 8).


Auteur

M. Kazemian est responsable du développement de produits et du marketing de Dlubal Software, en particulier pour le logiciel RWIND 2.