Expertises Thermo-Fluidique

Nous synchronisons les expertises aéraulique et thermique afin de dimensionner les systèmes de ventilation. Il s’agit pour nos ingénieurs CFD d’évaluer l’influence de l’écoulement du fluide sur les niveaux de température atteint pour notamment respecter les exigences de confort ou de criticité.

Les exigences peuvent être de plusieurs ordres : améliorer le confort climatique, allonger la durée de vie des équipements électriques ou encore réduire les coûts des systèmes de ventilation par exemple.

Mots clés : refroidissement composants, dissipation par effet Joule, confort thermique, point de fonctionnement ventilateur, réseaux de gaine, pertes de charges, température critique, échangeur thermique.

L’étude du comportement aérodynamique permet de qualifier les efforts générés par l’écoulement d’un fluide autour des structures.

Les investigations portées sur ces phénomènes permettent d’identifier des voies d’optimisation visant à réduire les efforts de trainée et dans une autre mesure de limiter les niveaux de puissance sonore engendrés par les fluctuations de pressions.

Mots clés : aérodynamique externe, coefficients de trainée, portance, turbulence, aero-acoustique, DNS, LES, calcul transitoire, fréquences sonores, RANS, champs de pression, champs de vitesses, puissance sonore, Lighthill, Flowcs Williams, Hawkings, spectre sonore.

Les moyens de calculs CFD déployés chez CIMES permettent d’investiguer la propagation des fluides dans un environnement donné afin de quantifier les niveaux de concentration atteint et de qualifier les risques d’explosion associés.

En marge de la mise en données des calculs, le périmètre de l’étude est consolidé selon les risques de défaillances et des conditions de fuites à considérer. Les investigations permettront de définir les mesures préventives pour la détection et le dimensionnement des systèmes de ventilation.

Mots clés : fuite, dispersion, proportion stœchiométrique, atmosphères explosives, dilution, limite Inférieure d’Explosivité (LIE) ou d’Inflammabilité (LII).

Les premières analyses portées sur l’atteinte des limites d’inflammabilité ou d’explosivité peuvent conduire à expertiser les effets générés par l’explosion sur les structures environnantes : propagation de l’onde de pression et du front de flamme, efforts appliqués sur les équipements, champ de température, …

En particulier, les calculs menés permettent de considérer un nuage explosif, en proportions stœchiométriques ou non, des gaz présents dans l’atmosphère afin de générer l’explosion la plus réaliste possible.

Mots clés : régime d’explosion, déflagration, détonation, front de flamme, onde de pression, champ de température.

Les méthodologie FSI (Fluid Structure Interaction) développées par CIMES permettent d’établir des relations entre l’environnement fluide (traitée en CFD) et la structure mécanique (traitée en FEA) afin de considérer le comportement induit par chacun des phénomènes.

Différentes approches peuvent être considérées, en couplage dit faible ou fort (intéraction simultanée entre les comportements thermofluidique et mécanique).

Mots clés : Calculs ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian), calculs SPH (smoothed particle hydrodynamics), CFD, fatigue thermomécanique, FSI.

L’optimisation topologique en mécanique des fluides permet à partir d’un domaine, d’objectifs et de contraintes biens définis, de générer un nouveau design optimal.

Les retours d’expériences capitalisés permettent à nos équipes de considérer l’ensemble des physiques en jeux (aérodynamique, aéraulique, thermique, etc…) pour la mise en place des méthodes d’optimisation.

Combinée aux progrès de la fabrication additive, il n’y a peu, voire plus, de limites à l’exploration de designs. Que ce soit pour diminuer les pertes de charges, optimiser le transfert de chaleur ou réduire la trainée par exemple.