Simulation d'écoulement pour CFD 3D

Définition d'une simulation d'écoulement CFD

La mécanique numérique des fluides, MFN, résout des problèmes d'écoulement par des méthodes de calcul numérique; elle est plus souvent désignée par le terme anglais Computational Fluid Dynamics (CFD). Grâce à la CFD les champs des vitesses et des températures peuvent être visualisés et analysés dans leur totalité à l'aide de sections 2D et de lignes de courant. Les vitesses, pressions et températures peuvent être moyennées par rapport à un volume déterminé ; le coefficient de transfert thermique par rapport à une surface. La CFD constitue un moyen de mieux comprendre les phénomènes physiques ainsi que d'obtenir des résultats de meilleure qualité pour le développement de nouveaux produits. Bien utilisés, les logiciels de simulation donnent des résultats fiables. Ils constituent un moyen d'explorer plus rapidement des options techniques, tout en s'affranchissant d'une partie des prototypes physiques. Lorsque la CFD est utilisée dès les phases de pré-étude et de design, il est possible de détecter très tôt des potentiels d'optimisation ainsi que des innovations. Même si la simulation n'est qu'une approximation de la réalité, elle permet d'obtenir de bons ordres de grandeurs pour orienter les choix, réduire les coûts et les délais en optimisant les essais expérimentaux.


Lignes de courant entre des composants électroniques

Complexité d'une simulation d'écoulement CFD

L'aérodynamique d'une turbine à gaz doit être calculée avec CFD comme le refroidissement de l'électronique des stations de charge AC et DC pour l'électromobilité, cependant les exigences en matière de précision ainsi que les budgets diffèrent fortement. L'ingénieur CFD doit respecter les exigences en termes de temps et de budget et pour cela proposer les simplifications nécessaires.
Le calcul peut généralement être effectué sur des PC rapides. Les gros modèles doivent être calculées sur plusieurs ordinateurs en réseau. Les ingénieurs travaillent souvent depuis l'entreprise ou le bureau à domicile en utilisant un simple ordinateur portable ; ils partagent des serveurs sur le cloud où sont installés les logiciels intensifs en calcul de CAO et CFD. Le recrutement de personnel qualifié, l'acquisition du matériel et des logiciels nécessaires sont un investissement important. Si les besoins ne sont que temporaires, il est recommandé de faire appel à un département spécialisé ou bien à un bureau d'ingénieurs comme prestataire de services. L'investissement en CFD pour le projet dépend fortement des méthodes de calculs utilisées ainsi que de l'exigence de qualité.


Vecteurs de vitesses dans le boîtier d'un module de puissance