ÉTUDE SOUS FLUENT



Notre projet étant la continuation de travaux réalisés par des élèves des promotions précédentes, il semblait naturel de conserver le même environnement de simulation et donc le même solveur.  De plus cela nous aurait permis de comparer plus facilement nos résultats à ceux obtenus antérieurement.
 
Cependant la licence de FLUENT que nous avons à notre disposition cette année est différente et impose certaines restrictions d’utilisation, notamment au niveau du nombre de cellules. La licence éducative ne permet pas de réaliser de simulations sur des maillages excédant 60 000 éléments. Malgré cette limitation et en ayant bien conscience de la difficulté de simuler un écoulement tridimensionnel avec si peu de mailles, l’absence apparente d’alternatives nous a conduits à démarrer le projet avec ce solveur.
 
L’étude réalisée par le groupe précédent portait principalement sur des simulations 2D de jets continus mais comportait également une partie sur la simulation 3D de jets continus en forme de fente et de carrés. L’objectif de notre projet était donc de réaliser une étude tridimensionnelle de jets synthétiques ou pulsés et notamment de déterminer un jeu de paramètres (position de l’injecteur, vitesse du jet, fréquence d’oscillation…) garantissant une efficacité optimale. Pour ce faire nous avons obtenus la géométrie et le maillage déjà utilisés auprès de nos prédécesseurs.



Le maillage comporte environ 250 000 mailles et même si les résultats des simulations utilisant celui-ci ne sont pas totalement satisfaisants il nous a fallu réduire considérablement le nombre de mailles. Après de quelques essais, la réduction drastique du nombre d’éléments en conservant la géométrie a rapidement montré ses limites. En effet les simulations effectuées ne permettaient pas de saisir la couche limite en raison d’un maillage pas suffisamment raffiné prés du profil.                   

 
Afin de satisfaire à la condition sur la taille de la première maille nous avons bien évidemment créé de nouvelles grilles en utilisant au maximum les options de maillage de couche limite et de ratios dans l’intervalle entre les nœuds. Les maillages obtenus bien que corrects dans la région pariétale ne permettaient pas d’effectuer de simulations. Il était en effet très dur d’obtenir la convergence des simulations. Nous pensons que ces difficultés sont dues à une trop grande discontinuité dans la taille des mailles.
 
La seule alternative restante était de réduire la taille du domaine bien que cette opération risquait d’engendrer des perturbations à cause de la condition de Pressure Far Field.

La modification de la géométrie consiste simplement en un troncage du domaine. Nous avons supprimé la couronne extérieure en amont et réduit la taille des volumes en aval. La taille des cellules du nouveau maillage était beaucoup plus régulière et le maillage en proche paroi relativement raffiné.



Cette configuration nous a enfin permis de réaliser quelques simulations. Après avoir effectués des tests à différentes incidences, divers problèmes sont apparus. Tout d’abord nous n’avons pas réussi à déterminer correctement les coefficients de portance et de traînée qui sont pourtant les valeurs que l’on souhaite observer. L’option du solveur destinée à calculer directement ces valeurs ainsi que le tracé du coefficient de pression le long du profil ne nous ont pas permis d’obtenir des valeurs réalistes pour la portance et la traînée.  D’autre part les visualisations des champs de vitesses nous indiquent un décollement important à des incidences faibles. Alors que la bibliographie nous indique un début de décollement aux alentours de 9° on observe une zone décollée à partir de 7°. Notre configuration de simulation surestime donc le décollement de façon considérable.


Une explication possible est l’utilisation de la condition à la limite Pressure Far Field sans satisfaire aux exigences en termes de taille de domaine. Malgré plusieurs réflexions menées sur le maillage et les conditions aux limites, notamment en matière de turbulence en entrée, nous ne sommes pas parvenus à surmonter ce problème. Lorsque on nous a annoncé que nous pouvions utiliser le solveur STARCCM+ nous n’avons donc pas hésité. Bien que nous n’avions que très peu d’expérience de ce solveur et de son interface, il allait nous permettre de s’affranchir de la limitation en maille et donc de commencer à simuler réellement.




                                                                         SOMMAIRE                                                                        
IntroductionPhysiqueConditions de SimulationFLUENT - Mise en Place des SimulationsSTARCCM+ sans jet - STARCCM+ avec jet -  Conclusion