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 perméables. Dans la réalité, des exemples de telles surfaces incluent les structures textile brise-vent, les treillis métalliques, les façades et bardages perforés, les persiennes, les faisceaux de tubes (empilements de cylindres horizontaux), etc.
Les modèles de ces structures peuvent avoir une géométrie si compliquée qu'il est impossible de générer un maillage efficace pour eux ; le maillage résultant peut être excessivement fin ou de mauvaise qualité dans certaines situations. Dans de telles conditions, le calcul sera soit erroné, soit il prendra un temps considérable en utilisant des superordinateurs. Par conséquent, il est fortement recommandé d'utiliser un modèle de milieu permettant le passage du flux lorsqu'on traite ce type de structures.
Nous allons expliquer ici, étape par étape, 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 une porosité spécifiée (ici une porosité de 40 % est considérée) doit être simulé (Image 2). Pour l'implémentation de 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 le flux passer à l'intérieur de la section poreuse. La condition aux limites inférieure de la soufflerie doit être définie comme glissement pour vraiment voir la perte de pression de la surface poreuse (Figure 4). De cette manière, des valeurs de perte de charge plus précises seront obtenues en rapport avec la surface poreuse.
Étape 3 : Deux simulations des flux de vent avec des vitesses différentes
Ici, 5 m/s et 15 m/s sont considérées comme deux vitesses de vent différentes. Après les simulations, nous devons obtenir les données de perte de charge à l'aide d'un graphique via l'option de sonde linéaire dans RWIND (Images 5, 6). Il est très important de considérer la partie stable du diagramme de champ de pression pour éviter les effets des fluctuations de pression locales, d'une position particulière, etc.
Étape 4 : Calculateur de 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 le Calculateur de Darcy-Forchheimer (
Calculatrice Darcy-Forchheimer
) ; les informations nécessaires sont illustrées dans l'Image 7. Après avoir saisi les données d'entrée, vous pouvez obtenir le coefficient de Darcy (D) et la contribution de Forchheimer (F), qui est équivalente au coefficient d'inertie (I) dans RWIND ; de plus, L est la longueur du milieu perméable dans la direction du flux (ici l'épaisseur de la surface est = 0,0016 m). Enfin, vous pouvez substituer tous les paramètres dans le tableau des surfaces perméables de RWIND (Image 8).
