CFD-09. Écoulement dans un canal incurvé. Modèle de turbulence SST.

Dans ce billet sur la Dynamique des Fluides Numériques (CFD), nous entamons une série de billets consacrés à des études dans lesquelles la turbulence de l’écoulement joue un rôle fondamental. Dans ce premier exemple, nous étudions l’écoulement dans un canal courbe, où le modèle de turbulence SST (Shear Stress Transport) peut être appliqué.

Comme le montre l’image, nous utiliserons un domaine presque bidimensionnel avec des conditions périodiques dans l’écoulement. Cela nous permet de représenter le comportement du fluide dans le canal courbe complet. Dans le tutoriel disponible dans notre section Téléchargements, vous trouverez toutes les étapes à suivre dans Hyperworks CFD et Hypermesh pour préparer le modèle et le résoudre à l’aide d’Acusolve.

Schéma du canal courbe et de la partie que nous utilisons comme maillage CFD

Modèle de turbulence SST : correction de la courbure

L’objectif sera de comparer la convergence et les résultats du modèle résolu avec et sans correction de courbure du modèle de turbulence SST.

Les conditions limites de symétrie sont appliquées aux parois latérales, aux parois sans glissement aux extrémités du canal et aux conditions appropriées pour l’entrée et la sortie. L’image suivante montre la distribution finale des conditions. Elle montre également le maillage qui, comme décrit dans le tutoriel, est importé à l’aide d’Hypermesh à partir d’un maillage Ansys Fluent.

Schéma du modèle avec les conditions limites correspondantes

Dans le menu physique, les options à simuler sont choisies. Dans les deux cas d’étude, il s’agira d’une analyse stationnaire avec le modèle de turbulence SST sans effets de transition. Elle sera d’abord utilisée sans correction de courbure, puis avec cette option activée.

Résultats de la simulation

Pendant le calcul Acusolve, la convergence des deux solutions est similaire. Une fois la résolution terminée, une série de points de mesure sont placés pour comparer les données avec les données expérimentales. Ces points permettent d’exporter dans un fichier la vitesse obtenue le long de la ligne centrale du canal. Pour ce faire, l’option Point Probes est utilisée à partir du ruban Post dans Hyperworks CFD.

Ces résultats sont exportés et, après avoir été dimensionnés, ils sont représentés sur un graphique avec les résultats expérimentaux, comme le montre l’image suivante.

Les conclusions de cette étude sont que le modèle présente une très bonne adéquation dans la zone centrale du canal et une adéquation raisonnable dans les régions latérales, ce qui permet d’obtenir une bonne prédiction du comportement global du fluide. La zone présentant les plus mauvais résultats est la zone proche de la paroi la plus proche, avec des erreurs d’environ 10 % dans la zone la plus défavorable.

L’autre chose que l’on peut observer est que pour ce cas, la correction de courbure du modèle SST a eu un effet pratiquement négligeable, et n’est donc pas nécessaire. Son effet serait plus significatif dans les écoulements plus complexes en raison de la courbure des surfaces, pour lesquels il est utile de connaître et d’activer cette caractéristique du modèle de turbulence.

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