CFD-15. Simulation d’un modèle adaptatif à l’échelle

Avec cet article sur la Dynamique des Fluides Numérique (CFD), nous terminons la série de cas liés à la modélisation de la turbulence. Dans cet exemple, nous traiterons de la méthode SAS (Scale-Adaptive Simulation) qui résout les structures turbulentes en adaptant l’échelle de résolution à la taille du maillage et au pas de temps utilisés.

De cette manière, une solution similaire à celle d’une méthode RANS stationnaire peut être obtenue dans les zones de faible intérêt et une solution de meilleure résolution telle que l’IDDES dans les zones où une plus grande précision est souhaitée.

Modèle CFD

Dans ce cas, nous étudierons la rue tourbillonnaire qui apparaît derrière un obstacle dans le champ de fluide. Le maillage est importé d’un fichier Ansys Fluent. Il est illustré ci-dessous :

Maillage du domaine CFD où la simulation est effectuée

Comme conditions aux limites, des symétries sont placées sur les parois latérales, une sortie à la pression atmosphérique et une entrée uniforme avec une vitesse de 15 m/s et une turbulence externe automatique. Une paroi sans glissement est placée sur la paroi du corps en tant que condition de paroi sans glissement.

Simulation CFD et résultats

Là encore, une solution stationnaire avec le modèle de turbulence SST est d’abord calculée. Ces résultats sont exportés avec Acutrans pour être utilisés comme condition initiale pour l’analyse transitoire suivante. Ce processus a déjà été décrit dans des articles précédents et peut également être consulté dans notre section Téléchargements.

La zone de recirculation du flux s’adapte comme prévu, comme le montre l’image :

Zone de recirculation de l'analyse stationnaire

Cependant, ce résultat est une moyenne temporelle. Afin de visualiser les schémas d’écoulement instables, une analyse transitoire avec un modèle de turbulence approprié tel que SAS est nécessaire. L’image suivante montre les résultats de vitesse de l’analyse correspondante :

Champ de vitesse et ses fluctuations temporelles avec le modèle de turbulence SAS

On constate que la zone de recirculation fluctue également autour de la moyenne, comme prévu.

Enfin, nous montrons les résultats des isosurfaces du critère Q, qui permettent dans ce cas une visualisation très claire des motifs tourbillonnaires générés dans le domaine.

Tourbillons générés dans l'écoulement à travers le corps analysé par simulation CFD

Avec ces résultats, nous concluons la série d’articles consacrés à l’étude de la turbulence et à sa modélisation à l’aide de la mécanique des fluides numérique (CFD). La manipulation de ces concepts et leur application à des cas industriels font partie des connaissances dont dispose l’ICEMM en tant qu’entreprise ayant une grande expérience dans l’analyse et l’optimisation à l’aide de cette technologie.

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