Introduction et objectifs

Ce sujet consiste à modéliser sous OpenFoam le passage d'un train dans un tunnel et d'en étudier les différents phénomènes physiques. Le projet est commun aux groupes 23 et à notre groupe (24). Ici, nous nous concentrerons sur l'aspect turbulent de l'écoulement.

 

Présentation de l'entreprise

Ce projet est réalisé en collaboration avec la société Tech-Am Ingénierie dont le seul membre est Sydney Tekam, le créateur de cette entreprise.

C'est une société de conseil en ingénierie qui réalise des missions pour de plus grands groupes. Ainsi, la branche BTP de l'entreprise Setec a mandaté Tech-Am Ingénierie pour réaliser une étude sur le mouvement d'un train dans un tunnel.

 

Présentation du sujet

Le passage d'un train dans un tunnel engendre des écoulements d'air complexes (structures tourbillonnaires, fluctuations de pression importantes dans le tunnel...). Or les fortes variations de pression au passage d'un tunnel sont douloureuses pour les passagers, notamment au niveau des tympans. Ces fluctuations de pression engendrent également des efforts sur les parois du tunnel et les cabines du train et en augmentent la fatigue mécanique.

La bonne prédiction des écoulements d'air dans le tunnel au passage d'un train est donc un enjeu essentiel tout autant pour dimensionner les trains (acoustique, aération...) que pour optimiser la construction des tunnels. L'objectif final étant d'atteindre une sécurité maximale et un confort optimal des passagers.

 

Présentation du logiciel OpenFoam

OpenFoam (Open Field Operation and Manipulation) est un code de calcul CFD, sans interface graphique, développé en C++. C'est un logiciel OpenSource depuis 2004.

L'aspect objet du C++ permet une très grande modularité d'utilisation. Contrairement aux autres solveurs commerciaux, l'utilisateur a la possibilité de contrôler tous les différents aspects de la simulation : solveurs, opérateurs, grandeurs et de les assembler selon ses besoins.

OpenFoam est donc un outil puissant et adaptable à de nombreuses applications.

Mais cette liberté de contrôle conduit à une certaine opacité du code de par sa prise en main complexe.

 

Objectifs du projet

Nous allons donc réaliser l'étude CFD de ce problème sous OpenFoam et notre objectif principal sera la modélisation de la turbulence. On pourra de plus évaluer les performances d'OpenFoam par rapport à des logiciels payants comme Fluent.

Nous avons organisé notre étude de la manière suivante :

  1. Choix des modèles de turbulence
  2. Mise en place d'un calcul test
  3. Application au mouvement du train dans un tunnel
  4. Analyse des résultats
  5. Étude paramétrique
  6. Simulation avec maillage mobile