DÉTAILS DU PROJET

• Client : Bioazul & Captoplastic
• Date : 2024-2025
• Technologie : Simulation CFD

 

INTRODUCTION

Dans ce projet, nous avons étudié et optimisé l’écoulement dans une station d’épuration industrielle. Pour ce faire, nous avons utilisé des simulations de mécanique des fluides numérique (CFD) pour lesquelles des modèles d’écoulement turbulent et des modèles de simulation multiphase air-eau étaient nécessaires. Le logiciel utilisé pour ce projet est ScFlow de MSC Cradle.  

PREMIERE ETUDE UTILISANT LA SIMULATION CFD

Au cours de cette phase, nous avons étudié la proposition initiale d’équipement. Des résultats expérimentaux sont disponibles avec un petit modèle à l’échelle du laboratoire, où des tests d’efficacité de nettoyage ont été effectués en fonction du débit d’entrée. Tout d’abord, des modèles CFD de l’équipement de laboratoire sont préparés, en utilisant le maillage et les conditions aux limites appropriés, et des simulations sont lancées. Le post-traitement de ces études montre des résultats qui correspondent bien aux mesures expérimentales, validant ainsi la méthodologie. Cette étape est suivie par l’étude de l’équipement à l’échelle industrielle. Pour ce faire, nous conservons la densité de maillage utilisée dans les modèles précédents et réalisons les études CFD. Les champs de vitesse obtenus nous permettent d’identifier les zones à améliorer, en tenant compte des informations de l’étude à l’échelle du laboratoire, ce qui nécessite une optimisation de la conception. Dans cette phase, une étude d’aération est également réalisée sur l’équipement au moyen d’une simulation multiphasique, en utilisant un modèle eulérien. Le résultat d’une isosurface d’air est visible dans l’image suivante.  

OPTIMISATION DU FLUX DANS L’ÉQUIPEMENT

Dans cette phase, nous avons essayé d’améliorer l’efficacité de l’équipement, en réduisant et en homogénéisant la vitesse à l’intérieur de celui-ci. Pour ce faire, nous avons défini une série de propositions d’amélioration, en variant les entrées et les sorties du système et en introduisant des éléments à l’intérieur de celui-ci pour favoriser une distribution homogène. Les propositions doivent toujours être compatibles avec les restrictions de l’équipement et des systèmes environnants, et sont donc convenues avec le client avant de procéder à la simulation CFD. Après avoir calculé et post-traité les améliorations possibles de la conception, nous arrivons à une configuration où les vitesses de l’eau sont très proches du minimum théorique avec la taille d’équipement souhaitée.  

LA CONCEPTION ET L’OPTIMISATION DES CONNEXIONS À L’INSTALLATION

Dans la phase précédente, une conception appropriée de l’équipement a été obtenue sur la base des résultats numériques et expérimentaux à l’échelle du laboratoire. Il ne reste plus qu’à concevoir un système de connexion à l’installation qui permette une distribution appropriée du flux, qui circule dans un seul tuyau et doit entrer dans l’équipement par plusieurs canaux. Pour des raisons d’espace et de fonctionnement, certaines propositions basées sur des éléments de régulation ne sont pas réalisables. C’est pourquoi des travaux sont en cours pour concevoir un système avec un collecteur qui facilite la distribution du flux, en ralentissant l’eau qui entre à grande vitesse et en obtenant une distribution uniforme aux entrées de l’équipement. Un dispositif similaire est également conçu pour la sortie, afin de réduire les accélérations locales dans le système. L’image suivante montre un exemple de l’une des configurations étudiées dans le processus avec quelques lignes de courant.