Modèles de turbulence pour des scénarios typiques de CFD
Théorie et applications
La formation inculque les bases de la modélisation de la turbulence et démontre l’utilisation des modèles avec quatre exemples pratiques. Cette formation est proposée sous la forme d'un cours de 3 jour(s).
Durée
3 jours
Prérequis
Connaissances de base d’Ansys CFD
Logiciel utilisé
Ansys CFD
- Comprendre la description mathématique d’écoulements turbulents
- Estimer le rapport coûts/utilité de divers modèles de turbulence
- Utiliser les modèles de turbulence dans des logiciels de simulation CFD
- Évaluer la plausibilité de résultats d’écoulements turbulents
Description
En grande majorité, les écoulements fluides sont turbulents. Afin de pouvoir simuler le comportement de tels fluides avec la précision requise dans les applications industrielles, il est nécessaire de connaître leur modélisation et la mise en œuvre des modèles dans les procédures de simulation.
La formation inculque les bases de la modélisation de la turbulence et démontre l’utilisation des modèles avec des exemples pratiques.Vous apprenez à connaître la description mathématique des écoulements turbulents et pouvez estimer le rapport coûts/utilité de divers modèles de turbulence. Dans le cadre de la formation, vous mettez en œuvre l’utilisation des modèles de turbulence dans des logiciels de simulation CFD. Ainsi, vous savez à quoi vous devez faire attention lorsque vous évaluez les résultats et pouvez tirer des conclusions significatives de vos simulations.Vous pouvez évaluer la plausibilité des résultats des calculs d’écoulement turbulent.
La formation s’adresse à des ingénieurs développement et simulation, à des chercheurs et à des chefs de projet, qui travaillent sur des écoulements turbulents et qui souhaitent les calculer avec précision.
Agenda détaillé de cette formation de 3 jours
Jour 1
01 Description mathématique des écoulements turbulents
- Définition des écoulements turbulents
- Pertinence technique
- Propriétés des écoulements turbulents - syndrome de turbulence
- Prédictibilité des écoulements turbulents
- Traitement statistique des écoulements turbulents
- Corrélations
02 Modèles à viscosité turbulente
- Moyennage statistique - Équations RANS
- Problème de fermeture de la turbulence
- Modèles de turbulence - définition et objectif
- Modèles de turbulence dans Ansys CFD - vue d'ensemble
- Hypothèses et modèles de viscosité turbulente
- Équation de l'énergie cinétique turbulente - discussion et modélisation
03 Atelier : Séparation de flux dans un diffuseur
- Définition de la géométrie
- Maillages - conception et qualité
- Conditions limites et initiales
- Schémas de discrétisation, contrôle et critères de convergence
- Post-traitement
- Comparaison avec les mesures
- Quantification des erreurs d'itération et de discrétisation
- Utilisation d'Ansys CFX et Fluent
04 Modèles de viscosité turbulente à deux équations
- Cascade d'énergie cinétique turbulente
- Choix des variables d'échelle de longueur turbulente
- Modélisation de l'équation de conservation du taux de dissipation
- Modèle de turbulence k-ε
- Modèle de turbulence k-ε - forces et limitations
- Modèle de turbulence k-ω
Jour 2
05 Traitement de l’écoulement à la paroi
- Équations de la couche de cisaillement mince pour les écoulements turbulents
- Écoulements turbulents en proche paroi
- Sous-couche visqueuse et zone proche de la paroi entièrement turbulente
- Profils de vitesse - proche paroi
- Profils de température - proche paroi
- Propriétés de la turbulence dans les couches de cisaillement
06 Atelier : Ecoulement dans une conduite
- Bonnes pratiques du flux de travail CFD
- Écoulement entièrement développé dans une conduits - théorie
- Définition des quantités cibles
- Sélection du modèle
- Maillages
- Conditions limites et initiales
- Paramètres du solveur
- Post-traitement et analyse
- Comparaison avec les corrélations et les lois empiriques à la paroi
- Évaluation de différentes lois de parois
- Utilisation d'Ansys CFX et Fluent
07 Récents modèles de turbulences à deux équations
- Modèles de turbulence combinés k-ω/k-ε - concept
- Modèle de turbulence BSL
- Fonctions de combinaison
- Modèle de turbulence SST
- Modèle de turbulence GEKO
- Extension du modèle - courbure du flux
- Extension du modèle - transition laminaire-turbulent
08 Conditions limites
- Maillages volumes finis : centrés sur les nœuds - CFX et centrés sur les cellules - Fluent
- Lois de paroi - objectif
- Lois de paroi - vitesse, température et quantités turbulentes
- Lois de paroi "automatiques”
- Considérations sur le maillage proche paroi
- Conditions limites d'entrée
Jour 3
09 Transfert thermique turbulent
- Conservation d’énergie
- Équation d'énergie moyennée
- Modèle de diffusion turbulente
- Équations de transport pour les flux scalaires turbulents
- Limites des modèles de diffusion turbulente
- Modélisation des équations de flux scalaires turbulents
10 Atelier : Transfert thermique
- Jet impactant avec transfert de chaleur
- Définition des quantités cibles
- Sélection du modèle
- Exigences en matière de maillage
- Conditions limites et initiales
- Paramètres du solveur
- Post-traitement, contrôles de qualité et de plausibilité
- Comparaison avec les mesures
- Exercices pratiques avec Ansys CFX et Fluent
11 Modèles de contraintes de Reynolds et fermetures au second moment
- Limitations des modèles de viscosité turbulentes
- Équations exactes de la contrainte de Reynolds
- Modèles de contrainte de Reynolds
- Termes de redistribution. Retour à l'isotropie & rapide
- Modèles de contraintes algébriques
- Atelier - couche limite courbe
12 Modèles de turbulence à différentes échelles
- Modèles à différentes échelles - définition
- Modèles LES - principe
- Modèles à l'échelle sous-maille - Smagorinsky
- Modèles de turbulence hybrides - principe
- Modèles de turbulence DES & SBES
- Modèle de turbulence SAS
Formateurs
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La formation prévoit des exercices intermédiaires et finaux pour la mise en pratique des éléments objets de la formation. Le formateur présentera la résolution de ces exercices et s’assurera de la bonne compréhension de chaque module du cours à l’aide de QCM. Une attestation de formation attestera de la validation de l’évaluation des connaissances pour chaque module et pour la formation globale.
