Transcript Qu`est-ce que SolidWorks Flow Simulation?

Guide de SolidWorks Flow Simulation
pour l’enseignant
Présentateur
Date
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Qu'est-ce que SolidWorks Flow Simulation?
 SolidWorks Flow Simulation est un logiciel d'analyse des
écoulements de fluide et du transfert thermique entièrement
intégré à SolidWorks.
 SolidWorks Flow Simulation simule le test du prototype de votre
modèle dans son environnement fluide de travail. Il vous permet
de répondre à la question: Quels sont les effets des écoulements
de fluide sur le prototype et les effets du prototype sur
les écoulements de fluide?
 SolidWorks Flow Simulation est utilisé par les étudiants,
les concepteurs, les analystes, les ingénieurs et les autres
professionnels pour produire des conceptions très efficaces et/ou
optimiser leur performance.
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Cycle de conception avec SolidWorks
Flow Simulation
 Utilisez SolidWorks pour créer
le modèle.
 Utilisez SolidWorks Flow Simulation
pour simuler l'environnement fluide
de l'objet et les effets thermiques.
 En fonction des résultats, modifiez
le modèle et exécutez des simulations
jusqu'à ce que la conception vous
convienne.
SolidWorks
SolidWorks Flow Simulation
Analysez
Satisfait?
 Fabriquez le modèle.
Oui
Matériel
3
Non
Avantage de l'analyse
 Les cycles de conception sont onéreux et fastidieux.
 L'analyse réduit le nombre de cycles de conception.
 L'analyse réduit les coûts en permettant de tester le modèle sur
l'ordinateur au lieu d'effectuer des tests coûteux dans
des conditions réelles.
 L'analyse avec SolidWorks Flow Simulation réduit les délais
de commercialisation de l'objet.
 Vous pouvez utiliser l'analyse pour optimiser vos conceptions, en
simulant rapidement divers concepts et scénarios avant de
prendre la décision finale.
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La méthode des volumes finis
 Les solutions analytiques sont uniquement disponibles pour
les problèmes simples. Elles reposent sur de nombreuses
hypothèses et ne permettent pas de résoudre la plupart
des problèmes pratiques.
 SolidWorks Flow Simulation résout les équations de NavierStokes en fonction du temps à l'aide de la méthode des volumes
finis (MVF) sur un maillage computationnel rectangulaire
(parallélépipède).
 La méthode MVF est une approche générale pour les problèmes
simples et complexes. Cette méthode est l'une des plus efficaces
pour la modélisation des phénomènes de fluide.
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Domaine computationnel
 Le domaine computationnel est un prisme rectangulaire dans
lequel le calcul est effectué. Les plans aux limites du domaine
computationnel sont orthogonaux aux axes du système de
coordonnées cartésien.
 Dans le cas d'un problème interne, le domaine computationnel
enveloppe le volume fluide dans un modèle. Si le transfert
thermique dans les parois est envisagé, les parois du modèle sont
également incluses.
 Dans le cas d'une analyse externe, le domaine computationnel
couvre l'espace environnant du modèle.
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Types de conditions aux limites
 Les conditions aux limites de vitesse, de débit massique, de débit
volumique ou de pression (statique et totale) sont spécifiées aux
entrées et aux sorties du modèle.
 Les conditions fluides ambiantes sont spécifiées dans des limites
distantes dans le cas d'une analyse externe.
 Il est possible de spécifier des ventilateurs au niveau des entrées
et des sorties des modèles, ainsi que dans le domaine
computationnel.
 Si nécessaire, il est possible de spécifier, les conditions aux
limites de symétrie, de même que la paroi idéale.
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Types de conditions aux limites
 Il est possible de spécifier des conditions aux limites de chaleur
au niveau des parois du modèle en contact avec le fluide:
 Paroi adiabatique
 Paroi avec température spécifiée
 Parois avec flux de chaleur ou coefficient de transfert de
chaleur spécifié
 Paroi avec coefficient de transfert de chaleur spécifié
 Paroi réelle avec rugosité
 Paroi idéale (paroi adiabatique sans friction)
 Paroi mobile (pour simuler la translation/rotation d'une paroi)
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Etapes principales de l'analyse
 Définir le type de l'analyse, les fonctions physiques, les fluides
et les solides.
 Spécifier les conditions aux limites.
 Définir les objectifs de votre analyse.
 Mailler le modèle. Il s'agit d'une série d'étapes automatiques au
cours desquelles le code fractionne le modèle et le domaine
computationnel en cellules de calcul.
 Exécuter l'analyse. Si nécessaire, vérifier la convergence.
 Visualiser les résultats.
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Fonctions physiques prises en compte
 Les problèmes en régime permanent et dépendants du temps
peuvent être résolus. Les équations dépendantes du temps
sont résolues à l'aide de pas de temps locaux.
 Il est possible de calculer les flux de fluides non newtoniens et
les flux de liquides visqueux incompressibles et compressibles à
conduction thermique de types différents.
 Il est possible de calculer les écoulements compressibles de gaz
visqueux à conduction thermique de types différents dans
les zones de vitesse subsonique, transsonique et supersonique.
 Régions présentant des types de fluides différents dans
un modèle unique.
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Fonctions physiques prises en compte
 Vous pouvez calculer simultanément la conduction thermique
dans les solides et le rayonnement thermique depuis et vers
les solides.
 Les sources thermiques peuvent être spécifiées au niveau
des surfaces et dans les volumes.
 Les effets de la gravitation peuvent être pris en compte.
 Les média poreux peuvent être spécifiés sous forme de
résistance distribuée.
 Radiation de chaleur de surface à surface et radiation à l'air
ambiant.
 Cadres de référence pivotants globaux et locaux.
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Fonctions physiques prises en compte





Condensation de la vapeur d'eau.
Calcul de l'humidité relative.
Simulation des dissipateurs thermiques.
Refroidisseurs thermoélectriques (à effet Peltier).
Cavitation dans un écoulement d'eau.
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Contexte de l'analyse
 Equations de Navier-Stokes 3D en moyenne de Reynolds
dépendantes du temps, à l'aide du modèle de turbulence k-e.
 Technologie de modélisation des couches limite pour les couches
limite transitionnelles, turbulentes ou laminaires valides.
Modélisation de la friction, du transfert thermique et
du décollement des écoulements.
 Equation de conductivité thermique dans un solide, transfert
thermique de surface à surface, résolution combinée du transfert
thermique dans l'espace ambiant, solide et fluide.
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Technologies numérique avancées
 Les outils de maillage automatique permettent de créer
le maillage pour tout modèle 3D arbitraire.
 Solveur implicite avec multigrille.
 Outils automatique pour l'analyse de convergence et l'arrêt
du calcul.
 Technologies avancées pour le traitement des résultats et
la visualisation 3D.
 Résolution automatique des particularités du modèle et du champ
d'écoulement.
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Objectifs de l'analyse
 Calcul des paramètres du champ d'écoulement (pression,
température, densité, vitesse, concentrations, etc.) en tout point,
surface ou volume du domaine computationnel.
 Calcul de température en tout point du modèle.
 Calcul des phénomènes transitoires sur l'ensemble du champ
d'écoulement.
 Calcul des forces et des moments, des coefficients
aérodynamiques. Calcul de la distribution des contraintes
de cisaillement générées par le champ d'écoulement.
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Objectifs de l'analyse
 Calcul des débits massiques et volumiques par l'intermédiaire
de vos appareils.
 Détermination des chutes de pression, de la résistance hydraulique.
 Calcul des flux de chaleur, des coefficients de transfert thermique.
 Calcul des trajectoires de particules dans le champ d'écoulement
et des paramètres d'interaction des particules avec le modèle.
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Maillage
 Le maillage fractionne le modèle et le volume fluide en un grand
nombre de parties de petites dimensions (les cellules).
 Les petites cellules donnent des résultats plus précis mais exigent
davantage de ressources informatiques.
 Vous devez remailler le modèle après toute modification de
la géométrie. Les modifications des paramètres des conditions
de matière et aux limites n'exigent pas de remaillage.
 Le système de maillage automatique crée le maillage
conformément à la taille de jeu minimale spécifiée, à l'épaisseur
de paroi minimale, au niveau de résolution des résultats.
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Exécution de l'analyse
 Pendant l'analyse, le programme effectue des itérations pour arriver
à une résolution. SolidWorks Flow Simulation propose
des outils avancés, et faciles à utiliser, qui permettront d'analyser
la convergence, les résultats des calculs ou l'évolution des résultats
d'analyse transitoire dans le temps, ainsi que des outils permettant
d'afficher l'aperçu des résultats sans arrêter l'analyse.
 SolidWorks Flow Simulation est doté d'un solveur évolué, rapide,
précis et stable.
 SolidWorks Flow Simulation est doté d'un système automatique
permettant d'arrêter l'analyse lorsqu'elle répond aux critères de
convergence prédéfinis.
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Visualisation des résultats
 SolidWorks Flow Simulation propose des outils avancés, et faciles
à utiliser, pour visualiser les résultats: coupe, profil 3D et tracés de
surface (contours, isolignes, vecteurs), iso-surfaces, tracés XY,
trajectoires d'écoulement et de particules, animation des résultats.
 SolidWorks Flow Simulation propose des outils avancés pour
le traitement des résultats: paramètres de point, de surface et
de volume, tracés des objectifs, rapport au format MS Word.
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