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11.07.2024

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Introduction

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Surfaces perméables

RWIND 3 Pro permet d’appliquer une perméabilité à une surface. Vous trouverez une brève théorie sur la perméabilité au chapitre Perméabilité. Dans RWIND 3 Pro, la perméabilité est modélisée à l’aide d’une condition aux limites, et une perte de charge imposée sur des surfaces définies. La perte de charge (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 charge
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]	Longueur du milieu perméable dans le sens du flux

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 milieux perméables traités au chapitre Perméabilité, un terme source est ajouté à droite des équations N-S dans le centre de gravité des cellules où la perméabilité doit être résolue. Étant donné que RWIND 3 Pro ne résout que les surfaces perméables (c’est-à-dire les éléments relativement minces), la perméabilité est jusqu’à présent modélisée à l’aide d’une condition aux limites cyclique (porousBafflePressure), prescrivant le gradient de pression sur les éléments sélectionnés (patch). Pour en savoir plus, consultez le guide OpenFOAM. Il s’agit d’un modèle de calcul simple. Des résultats intéressants peuvent être obtenus en un temps de calcul court. Cependant, il a ses limites. Par exemple, l’utilisation du modèle pour les pertes de charge élevées peut ne pas conduire à la convergence et aux résultats.

Des informations plus spécifiques sur le modèle de perméabilité (porousBafflePressure) sont disponibles dans le manuel OpenFOAM-4.1.

Perméabilité et zones

Dans RWIND 3 Pro, la perméabilité est assignée aux zones sélectionnées en tant que propriété de matériau, voir l’image ci-dessous.

Zones et perméabilité

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

Modifier le matériau, Perméabilité

Ici, les coefficients de perméabilité D, I et la longueur (épaisseur) de surface perméable L doivent être définis. Le chapitre Perméabilité explique comment calculer et obtenir ces coefficients. Vous trouverez plus d'idées et d'approches pour calculer les coefficients ici. Pour obtenir le coefficient et modéliser la perméabilité, consultez l'article de la base de connaissances sur le site Web de Dlubal. Une fois tous les coefficients définis et les zones affectées aux surfaces, le modèle avec les 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 (viscose), tandis que le coefficient I affecte l’importance des forces d’inertie de la vitesse lorsque le flux traverse la surface perméable.

Important

Le calcul de la perméabilité de surface ne peut être effectué que sur des modèles simplifiés. Le maillage enveloppe garantit un maillage géométriquement correct sans aucun volume ouvert. Si la simplification du modèle est désactivée, le maillage volumique généré peut être de mauvaise qualité et les résultats peuvent être incorrects. Il est important de souligner ici que le modèle simplifié avec et sans surfaces perméables est très différent, voir , le modèle avec des surfaces perméables dans ce cas forme un modèle de volume ouvert, ce qui conduit alors à un plus grand maillage volumétrique puis le même modèle sans eux.

Maillage de modèle avec et sans surface perméable

Important

Le modèle de perméabilité actuel (OpenFOAM, porousBafflePressure) est fonctionnel pour les surfaces perméables relativement simples (par exemple, des treillis soudés, des persiennes, des barrières, etc.), c'est-à-dire des formes simples définies par un ensemble de triangles également orientés. Si nous utilisons des surfaces perméables pour l’ensemble du bâtiment (par exemple, le modèle « Tour Eiffel » du Gestionnaire de projet), le calcul sera probablement instable, les résultats seront probablement incorrects ou le calcul ne fonctionnera pas du tout.

Champ de vitesse, surfaces perméables

Chapitre parent

Modèles importés