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11.07.2024

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Introduction

Théorie

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Calcul

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Surfaces perméables

Dans RWIND 3 Pro, il est possible d'appliquer la perméabilité à une surface. Une brève explication théorique sur la perméabilité est disponible dans le chapitre Perméabilité. Dans RWIND 3 Pro, la perméabilité est modélisée en utilisant une condition aux limites, une chute de pression prescrite sur des surfaces définies. La chute de pression (gradient de pression) est donnée par l’équation :

∆ p = - (D μ U + \frac{1}{2} I ρ {|\begin{matrix} U \end{matrix}|}^{2}) \cdot L

Δp[Pa]	Perte de pression
μ[Pa.s]	Viscosité dynamique du fluide
U[m/s]	Vitesse du fluide
D[1/m²]	Coefficient de Darcy
I[1/m]	Coefficient d’inertie
ρ[kg/m³]	Densité du fluide
L[m]	Permeable media length in the flow direction

Perte de charge

où les coefficients D et I sont définis comme :

I = \frac{C_{F}}{\sqrt{α}}

C_F[-]	Paramètre de Forchheimer
α[m²]	Perméabilité

Coefficient d’inertie

D = \frac{1}{α}

α[m²]

Perméabilité

Coefficient de Darcy

Dans les modèles de médiums perméables traités dans le chapitre Perméabilité, un terme source est ajouté du côté droit des équations N‑S au centre des cellules où la perméabilité doit être résolue. Étant donné que RWIND 3 Pro ne résout que les surfaces perméables (c'est-à-dire des éléments relativement fins), la perméabilité est pour l'instant modélisée en utilisant une condition aux limites cyclique (porousBafflePressure), prescrivant le gradient de pression sur les éléments sélectionnés (patch). Pour plus de détails, voir le guide OpenFOAM. Il s'agit d'un modèle de calcul simple et des résultats intéressants peuvent être obtenus en un temps de calcul court. Cependant, il présente des limitations, par exemple, l'utilisation du modèle pour une chute de pression élevée peut ne pas conduire à la convergence et aux résultats.

Des informations plus spécifiques sur le modèle de perméabilité (porousBafflePressure) peuvent être trouvées dans le manuel OpenFOAM-4.1.

Perméabilité & zones

Dans RWIND 3 Pro, la perméabilité est attribuée aux zones sélectionnées en tant que propriété matérielle, voir l'image ci-dessous.

Zones et perméabilité

Dans la section « Matériau » de la boîte de dialogue « Modifier la zone », cliquez sur « Créer un nouveau matériau... » ou « Modifier le matériau... ». Une boîte de dialogue avec les paramètres de perméabilité apparaît.

Modifier le matériau, Perméabilité

Ici, les coefficients de perméabilité D et I, et la longueur de la surface perméable (épaisseur) L doivent être définis. Une introduction sur la façon de dériver et d'obtenir ces coefficients est disponible dans le chapitre Permeabilité. Plus d'idées et d'approches pour dériver les coefficients peuvent aussi être trouvées ici : Calculatrice Darcy-Forchheimer Une façon d'obtenir le coefficient et de modéliser la perméabilité est décrite dans un article technique sur le site de Dlubal.

KB | Utilisation de la fonction pour les surfaces perméables dans RWIND Pro

Après avoir configuré tous les coefficients et assigné des zones aux surfaces, le modèle avec surfaces perméables est prêt pour le calcul.

Astuce

Lors de la définition des coefficients D et I, il est important de garder à l'esprit leur interprétation physique. Le coefficient D affecte l'importance des forces de frottement (visqueuses), tandis que le coefficient I affecte l'importance des forces inertielles de la vitesse lorsque l'écoulement traverse la surface perméable.

Important

Le calcul avec la perméabilité de surface ne peut être effectué que sur des modèles simplifiés. Le maillage de rétrécissement garantit un maillage géométriquement correct sans volumes ouverts. Si la simplification du modèle est désactivée, le maillage volumique généré pourrait être de mauvaise qualité et les résultats pourraient être incorrects. Ici, il est important de souligner que le modèle simplifié avec et sans surfaces perméables diffère considérablement ; voir l’image « Maillage du modèle avec et sans surface perméable » - le modèle avec surfaces perméables dans ce cas forme un modèle de volume ouvert, ce qui conduit ensuite à un maillage volumique plus grand, puis le même modèle sans eux.

Visualisation montrant deux variantes de maillage de modèle, l’une avec et l’autre sans surface perméable.

Maillage de modèle avec et sans surface perméable

Important

Le modèle de perméabilité actuel (OpenFOAM, porousBafflePressure) est fonctionnel pour des surfaces perméables relativement simples (par exemple, des treillis métalliques, des persiennes, des barrières, etc.) ; c'est-à-dire des formes simples définies par un ensemble de triangles orientés de manière égale. Ainsi, si nous utilisons des surfaces perméables pour l'ensemble du bâtiment (par exemple, le modèle « Tour Eiffel » du gestionnaire de projets), alors le calcul sera très probablement instable, les résultats seront incorrects, ou le calcul ne fonctionnera pas du tout.

Champ de vitesse, surfaces perméables

Chapitre parent

Modèles importés