Ecoulements en conduite


Simulation d'un écoulement en conduite sous Fluent


Afin de prendre en main le  logiciel "Fluent" nous avons décidé de simuler un écoulement en conduite simple.

Dans la première partie nous avons étudié le comportement d'un fluide simple Newtonien avec une grande viscosité, puis dans la seconde partie nous avons étudié le comportement  d'un fluide non Newtonien (boue) ou nous avons inséré un modèle de Bingham.

Première partie:

Pour la première partie on considère un gaz dont la densité et la viscosité dynamique fluide sont constantes avec ρ =1000 kg.m-3 et µ = 10-3 kg.m-1.s-1.

Nous avons crée la géométrie à l'aide de IcemCFD, elle est présentée ci-dessous :

 

 

On obtient les résultats suivant lorsqu'on lance la simulation sur Fluent:

Profil de vitesse a l'entrée du canal :

Sortie du canal :

Profil de la vitesse radial, a 0.6 et 1.2 mètre de l'entrée du canal, et a la sortie du canal :

Nous remarquons alors que le profil de vitesse est bien un profil parabolique ce qui est conforme à la théorie. De plus nous voyons que le profil de vitesse n'est pas établi dès le début de la conduite. Cependant nous voyons que les profil à 1,2m et à la sortie sont identiques ce qui veut dire que au bout de 1,2m, le profil de vitesse est établi.

Le profil de vitesse axial  est le suivant :

On remarque qu'on atteint un écoulement établie aux alentours de 1m, ce qui confirme les résultats précédent.

Une couche limite se développe le long de la conduite, et si la conduite est suffisamment longue, cette couche limite occupe toute la section de la conduite.

Deuxième partie:

Pour la deuxième partie, on simule l'écoulement d'un fluide non-newtonien ,suivant une lois d'Herchel-Buckley :

ANSYS Fluent fournis quatre option pour modelé les écoulements non newtonien:

  • Loi de puissance
  • Modèle de Carreau pour les fluides pseudo plastic
  • Modèle de Cross
  • Modèle d'Herchel-Buckley pour les fluides de Bingham.

le modèle d'Herchel-Buckley combine les effets de Bingham et de la loi de puissance dans le fluide.

plus 0  est petit plus on s'approche de la loi de Bingham,et sachant que Fluent ne reconnaît pas la valeur zéro, on prend une petite valeur dans nos calculs.

On obtient les résultat suivants :

Le profil de vitesse a respectivement 0.05, 0.1 et 0.5 mètre de l'entrée du canal, et a la sortie du canal:

 

Le résultat obtenu est conforme à la théorie, le profil est plat au milieu de la conduite dû au fait que c'est à cet endroit que cisaillement est le plus faible.