MISE EN PLACE DES SIMULATIONS AVEC STARCCM+



Nous avons donc montré que le projet n'était pas réalisable à l'aide du code de calcul Fluent dans le cadre de la licence utilisée par l' ENSEEIHT. Sur les conseils de quelques enseignants nous avons choisit de changer de code et d'utiliser Starccm+. L'avantage de ce code est qu'il n'y a aucune limitation dans le nombre de cellules utilisé. De plus, il est possible d'importer les maillages depuis gambit. Nous avons donc changé totalement notre optique dans la suite du BEI. Sous Fluent notre maillage était surcontraint car il devait respecter les conditions nécessaires à une bonne simulation physique ainsi que la limite de nombre de cellules. Le maillage était alors optimisé au maximum. Sous Starccm+ nous disposons de beaucoup plus de liberté et n'avons qu'à réfléchir au sens physique de nos simulations.



Création du Maillage

La première étape était donc de créer un maillage adéquat. N'ayant plus de contraintes par rapport au nombre de cellules nous nous sommes attaché à adapter notre maillage aux régions problématique de l'écoulement. Comme nous l'avons expliqué précédemment les zones les plus difficiles à appréhender numériquement sont l'extrados et le sillage du profil en raison de la couche limite et du décollement. Pour pleinement capter ces phénomènes il est essentiel d'avoir un maillage très raffiné dans ces zones. On doit d'autre part rester vigilant quant à la valeur de y+ dans les zones de proche paroi de telle manière à utiliser correctement les modèles de turbulence. Nous avons généré un maillage de 350.000 mailles puis avons validé ce maillage et les conditions aux limites utilisées.





Validation de la Valeur de Y+ pour la Première Maille

La prévision de la couche limite turbulente est déterminante dans le cadre de notre problème, il convient donc de faire attention à la manière de simuler la turbulence. Notre choix se portait à la base sur les deux modèles bien connus que sont le k-oméga et le k epsilon. La partie problématique numériquement est la couche interne de la couche limite. La sous-couche visqueuse ainsi que la zone logarithmique sont en général mal reproduites par les modèles du 1er ordre à 2 équations. Pour s'assurer d'une simulation physiquement acceptable de ces zones il convient de placer la première maille aux alentours de y+=30 et d'activer l'option de traitement de proche paroi (All y+ wall treatment). Par un calcul rapide nous avons conclut que la taille de la première maille devait être de l'ordre de 1e-4 m. Nous avons ensuite calculer y+ sous Starccm+ pour la première maille dans le but de valider le maillage.



Ayant changer de code de calcul nous avons souhaité reprendre notre réflexion sur les conditions de simulation. Il ne nous paraissait pas forcément évident que toutes les options choisies sous Fluent allaient convenir sous Starccm+. Nous avons donc décidé de tester à nouveau les conditions aux limites choisies pour notre domaine.


La première étape était de reconsidérer la condition aux limites free stream utilisée en entrée et sortie du domaine. Nous avons pensé qu’imposer autant de grandeurs physiques sur les bords du domaine pouvait être nuire aux résultats du code. Nous avons donc effectué des simulations avec les conditions velocity inlet et pressure outlet. L’idée était d’imposer uniquement en vitesse l’entrée du domaine et uniquement en pression la sortie du domaine. Un second test a été effectué avec free stream en entrée et pressure outlet en sortie. Quelque soit les valeurs des paramètres à imposer il ne nous a pas été possible de faire converger les simulations avec de telles conditions limites. Nous avons donc choisi de revenir aux conditions classiques avec free stream en entrée et en sortie.

D’autre part nous avons repris les paramètres de l’écoulement de l’expérience utilisée pour comparer nos résultats. Cependant les paramètres de turbulence n’étaient pas tous spécifiés. Si l’intensité de turbulence nous était donné, nous n’avions aucune information sur la valeur de l’échelle de longueur turbulente à imposer sur les bords de notre domaine. Ce choix est assez important car une trop grande valeur de Lt engendre une viscosité turbulente aberrante dans le domaine. Les simulations ont montré qu’une valeur de 1e-5 m était satisfaisante. Nous avons tracé les cartographies de la viscosité turbulente et de l’énergie cinétique turbulente dans le domaine pour une incidence de 11° avec la valeur précédente de Lt.

On observe bien que le maximum des deux grandeurs est situé dans le sillage qui est la zone où la turbulence est la plus active. Ces cartographies nous montre que l’échelle de longueur turbulente est bien dimensionnée.

A partir de ce niveau nous avons estimé que notre modèle était cohérent  et que nous pouvions effectuer une comparaison avec les résultats expérimentaux. Nous avons donc étudié le comportement du profil en fonction de l’incidence.




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