Paramètres de configuration

La définition des paramètres de calcul est réalisée à l’aide du logiciel Edamox. Celui-ci est constitué de neuf interfaces dans lesquelles il va falloir paramétrer les valeurs afin de lancer la simulation.

Special modules

Ce bouton permet de choisir entre un cas eau/vapeur, eau/non condensable et une option aucuns. C’est la dernière qui sera cochée puisque pour le moment il n’y a pas formation de vapeur.

Fluid and flow properties

Dans cette rubrique nous définissons le nombre de phase à 1, l’eau liquide, puis remplissons ses caractéristiques comme vues précédemment, à savoir, sa masse volumique, sa viscosité dynamique (en Pa.s),… Par défaut un diamètre des particules est fixé à 0,003 mètres. Cette valeur n’est pas prise en compte dans l’algorithme puisque l’on ne travaille pas avec des particules mais avec de l’eau liquide dans laquelle on ne définit pas la taille des molécules d’eau. Cette valeur aura du sens lorsque l’on voudra définir des bulles de gaz en entrée par exemple. Le coefficient d’élasticité est également propre aux particules donc il n’intervient pas et sa valeur sera celle par défaut.  

Le modèle de turbulence choisi est un modèle k-ε à deux équations de transports. On ne choisit pas le modèle à 0 équations de la longueur de mélange donc celle-ci peut être laissée à 0.

Enfin la dernière option concerne les lois de parois avec l’option « WALL BC ». En cochant l’option friction, on considère qu’il y a frottement à la paroi, que la vitesse tangentielle est non nulle et que les gradients de vitesse radiale sont nuls.

                                     

Input and Output Control

Allocation des matrices

On peut définir la taille maximum des tableaux alloués au calcul (« Controlled memory allocation »). Il ne faut pas que la taille de la matrice d’allocation soit trop petite car le calcul ne se lancera pas. Si cette valeur est trop importante, le calcul prendra beaucoup de place. Nous fixons 100 000 valeurs d’entiers et 100 000 valeurs de nombres réels.

Temps de simulation

La gestion des entrées et sorties permet de contrôler la fréquence d’enregistrement des données dans des tables exploitables sous Paraview ou Ensight (option chrono qui va créer un fichier exploitable au format Ensight Gold), dans des fichiers « listing » (option listing qui permet de remplir un fichier texte au fur et à mesure du calcul).

Critères de simulation

Concernant le pas de temps, celui-ci peut être soit constant, soit variable en espace et en temps, ou bien variable en temps (« time dep »). Ce-dernier mode sera choisi et va dépendre des nombres de Courant et  Fourrier fixés.

On impose un nombre de Courant au maximum égal à 1 :

Pour ΔY=6.45e-4 m,  ΔtCourant=3,79e-4 s.

 

Pour le nombre de Fourrier,  soit  ΔtFourrier=12,8 s.

C’est dans l’onglet « CFL, FOURRIER LIMITS » qu’on fixe ces valeurs.

Sondes

Les sondes permettent de situer des points précis où seront mesurées les variables désirées et choisies dans l’onglet « Output Control ».

Moyenne temporelle

Cette option permet de calculer les moyennes temporelles ainsi que les fluctuations des moyennes de toutes les grandeurs calculées (activation dans la rubrique « average »).

Reprise d'un calcul

Il est possible de reprendre un calcul dans NEPTUNE grâce au fichier suiava. Celui-ci, présent dans le dossier RESU, doit alors être renommé suiamo puis être copié dans le dossier DATA.

                         

Generalities

On renseigne la pesanteur qui est dans la direction Y (-9.81 m/s2).  L’échelle L maximale des tourbillons se calcule via la formule suivante :

$L = \kappa \times \frac{D}{2}$

Où Kappa est la constante de Von Karman égale à 0.41 dans le cas d’une conduite circulaire de diamètre D=7 mm.

Il est possible de faire appel à des fichiers utilisateurs mais ce ne sera pas le cas ici (sinon il faut copier les routines qu’il y a dans /SRC/USERS dans /SRC).

Enfin dans notre cas la pression de référence a été fixée à 0, ce qui permet de travailler en pression relative et d’améliorer la précision des calculs. Lorsque l’on fera appel aux tables thermodynamiques Cathare dans la suite nous fixerons une pression absolue égale à 1 bar.

                  

Boundary conditions

On définit les 5 zones : entrée, sortie, mur, symétrie des murs, symétrie axiale ainsi que les références associées dans SIMAIL (entrée :10 , sortie : 90 , wall : 50, sym_axi : 41 , sym_wall = 40).

      

Une autre rubrique importante est le choix de la condition de pression dans chaque zone. Pour l’entrée et le mur, nous fixons une conditions « extr.P (i,w) » qui permet de faire une extrapolation du gradient de pression. Pour la sortie on fixe  « ddP=0 », c’est-à-dire qu’un profil de pression est imposée avec recalage sur la valeur de référence « Pref BC » (ici nulle). Enfin pour les deux symétries, on choisit une condition de flux nul (« dP=0 »).

La vitesse verticale est fixée à 1,7 m/s et les coefficients k et epsilon sont rentrés partout sauf au mur.

Pour les déterminer, on utilise calcule dans l’ordre suivant :

  • Le nombre de Reynolds : $Re = \frac{\rho U D}{\mu}$
  • L’échelle de longueur des grosses structures telle que: $L = \kappa \frac{D}{2}$
  • Le facteur de frottement à la paroi : $ f=0,316\times Re^{-0,25}$
  • Le coefficient de frottement pariétal : $C_{f} = \frac{f}{4}$
  • La contrainte de cisaillement à la paroi:  $\tau_{w}=0,5 \times C_{f}\times \rho \times U^{2}$
  • La vitesse Ustar définie par rapport à la couche limite, $U_{star}=\sqrt{\frac{\tau_{w}}{\rho}}$
  • L’énergie cinétique turbulente k approchée (U identique dans chaque direction et environ égal à ), soit: $k=\frac{3\times U_{star}^{2}}{2}$
  • Le taux de dissipation turbulente ε tel que : $\varepsilon = \frac{k^{1,5}}{L}$

Cela nous donne ainsi des valeurs de k=0,0124 m2/s2 et $\varepsilon$ = 0,9613 m2/s3.

Scalars

Les scalaires sont des grandeurs transportées par une phase porteuse (enthalpie, fraction massique, nombre de gouttes,…). Dans le cas froid, on n’injecte aucune température à la paroi, donc on ne signale aucunes grandeurs scalaires.

Variable Output Control

                                

Nous choisissons d’enregistrer la pression, les vitesses, l’énergie cinétique trubulente, le taux de dissipation et la viscosité turbulente. Pour choisir d’obtenir les données là où se trouve la sonde définie dans « INPUT » on rajoute son numéro dans la ligne de la grandeur à relever. Les résultats apparaîtront dans un fichier texte « hist ».

Run

Le code demande de fixer le nombre de cœur. Sur nos machines nous avons accès à 4 cœurs. Lorsqu’on ajoute un deuxième cœur pour faire un calcul en parallèle les processeurs échangent des données entre eux afin de se partager le travail. Il existe un nombre de mailles minimales par cœur qu’il faut atteindre afin de pouvoir ajouter un autre cœur au calcul. Ce nombre est de 10000 cellules par cœur. S’il y a trop de cœurs et pas assez de mailles, les processeurs passeront plus de temps à communiquer entre eux (échanges de résultats) qu’à faire le calcul. Ici nous sommes environ à 17 000 cellules, donc on choisit 2 cœurs.

Avant de lancer le calcul, il faut sauver notre fichier de paramètres et le nommer  « param ». Puis on peut lancer le calcul avec l’onglet RUN.