Modélisation, calculs CFD et FEM d'une vanne de régulation de pression
Secteur: Alimentation électriqueDiscipline: Mécanique des fluides, Mécanique des structuresGrande Dixence S.A. à Sion (Suisse) est un fournisseur d'énergie de premier plan et propriétaire du barrage de la Grande Dixence dans les Alpes valaisannes, l'un des plus hauts barrages du monde. Avant d'effectuer une maintenance majeure sur plusieurs vannes de régulation de pression, une analyse est réalisée avec Ansys Workbench.
Résumé
Tâche
Les installations sont un vieillissantes et les conditions de fonctionnement ont changées. Certains paramètres ayant changé, une révision est prévue. Afin d'y parvenir le plus efficacement possible, il est nécessaire de déterminer à l'avance les nouvelles contraintes exercées sur la structure par l'écoulement de l'eau.
Solution
Le modèle 3D a été créé avec Ansys Design Modeler sur la base de plans de construction vieux de 55 ans. Le champ de pression obtenu à partir d’un calcul avec Ansys CFD a été transféré comme cas de charge au modèle élément fini. Ainsi, le champ de contrainte dans la structure a pu être calculé avec Ansys Mechanical.
Avantages clients
Avec le soutien de CADFEM (Suisse) AG, Grande Dixence S.A. a pu identifier et calculer le comportement du débit dans la vanne de régulation de pression et les exigences structurelles en fonction des nouvelles conditions de fonctionnement.
Grande Dixence S.A. à Sion (Suisse) est un fournisseur d'énergie de premier plan et propriétaire du barrage de la Grande Dixence dans les Alpes valaisannes, l'un des plus hauts barrages du monde. Plusieurs vannes de régulation de pression (grands systèmes hydrauliques qui évacuent l'eau en cas de surpression dans les tuyaux) nécessitent un entretien important. Les systèmes sont quelque peu obsolètes et sont restés inchangés depuis leur installation. Comme certains paramètres ont changé, il est nécessaire de déterminer à l'avance les nouvelles contraintes sur la structure causées par l'écoulement de l'eau. Pour mieux comprendre le comportement des structures, une simulation couplée fluide - structure unidirectionnelle a été réalisée.
Le modèle 3D a été créé avec Ansys Design Modeler sur la base de plans de construction vieux de 55 ans. Le domaine fluide, y compris la section de tuyauterie en aval, a ensuite été transféré à Ansys CFX. Les nouvelles conditions de fonctionnement ont été utilisées pour déterminer les conditions limites du modèle. Cette simulation CFD a été utilisée pour calculer le champ de pression dans le volume de fluide et sur les parois internes des tuyauteries. Pour évaluer l'intégrité structurelle, un modèle d'éléments finis (EF) a été créé sur la base de la structure du dispositif. Le béton entourant les tuyauteries a également été pris en compte. Le champ de pression obtenu à partir du calcul CFD a été transféré au modèle FE comme charge. Ainsi, le champ de contrainte dans la structure a pu être calculé avec Ansys Mechanical.
Avec le soutien de CADFEM (Suisse) AG, Grande Dixence S.A. a pu identifier et calculer le comportement du débit dans la vanne de régulation de pression et les exigences structurelles en fonction des nouvelles conditions de fonctionnement. Ainsi, Grande Dixence SA peut identifier les zones les plus sollicitées de l'installation qui doivent être soigneusement contrôlées lors de l'opération de maintenance.
