Mise en place du cas sous NEPTUNE_CFD

Après avoir réalisé le maillage, il faut mettre en place le cas d'ébullition sous l'interface Edamox. Avant de commencer, l'utilisateur doit se placer en mode expert. L'interface de NEPTUNE_CFD est composée de plusieurs boutons et doit être parcourue comme suit :

interface

Modules spéciaux

NEPTUNE_CFD possède par défaut des modules spéciaux qui permettent de traiter des cas particuliers prédéfinis. Dans notre cas il faut sélectionner le module eau/vapeur qui est conçu pour traiter les écoulements bouillants en convection forcée. Néanmoins, nous verrons que le modèle reste pertinent pour de la convection naturelle.

 

modules

Propriétés du fluide et de l'écoulement

Ensuite, les propriétés propres aux deux phases eau et vapeur doivent être définies. Par défaut, avec le choix du module eau/vapeur, les valeurs sont entrées. Si ce n'est pas le cas, il faut entrer les valeurs à la main.

fluid

Attention, même si l'écoulement bouillant comporte des bulles dont le volume peut varier à cause de variation de pression et température, il ne faut en aucun cas cocher compressible, car l'écoulement n'est pas compressible.

Il faut ensuite ajouter des modèles de turbulence et de transferts entre phases :

fluid

Contrôle des entrées et sorties

Cet onglet permet le choix du nombre de pas de temps, de la fréquence des sorties pour le post-traitement etc. La modification de ces données ne change pas le calcul.

in_out

Généralités

C'est la partie la plus importante pour mettre en place un cas d'ébullition. Nous utilisons les tables CATHARES standard, pour de l'eau à 1bar.

generalities

Dans le cas d'un écoulement bouillant il faut toujours travailler en pression absolue et ne pas oublier de reporter la pression aux conditions limites de sortie.

 generalities

Pour les cas d'ébullition, il faut modéliser le flux de chaleur pariétal $\Phi_W$. Le modèle 4 flux utilisé est un modèle de Kurul et Podowski étendu (modèle de Seiler) :

\begin{equation*} \Phi_W = \Phi_C + \Phi_Q + \Phi_E + \Phi_{C2} \end{equation*}

  • $\Phi_C$ le flux de chaleur convectif entre la paroi et la phase liquide

  • $\Phi_{C2}$  le flux de chaleur convectif entre la paroi et la phase vapeur

  • $\Phi_Q$ le flux de Quenching : flux de condction instationaire

  • $\Phi_E$ le flux d'évaporation

Schémas numériques

La partie schémas numériques est laissée par défaut.

Scalaires

Lorsqu'on choisit le module eau/vapeur, deux scalaires sont automatiquement ajoutés. Il servent à transporter l'enthalpie des deux phases. Pour l'eau le scalaire 1 est défini comme nul à ($T_0$, $P_0$) et pour la vapeur le scalaire 2 est défini à enthalpie de saturation nulle à $P_0$, c'est-à-dire $H_{sat}(P_0)=0$.

scalars

Lorsque l'on impose $H_{sat}(P_0)=0$, cette condition impose la température de la phase vapeur à la température de saturation.

Conditions limites

C'est ici que les conditions limites doivent être définies, comme pour un cas classique.

boundary

Notre objectif est de chauffer une cellule en bas de notre cavité. Le liquide étant sous refroidi, nous voulons imposer des parois à une certaine température en dessous de celle d'ébullition. Imposer un flux de chaleur et des parois adiabatiques ne posent pas de problème, ni même qu'imposer une température de paroi et des parois adiabatiques. Il nous a cependant été impossible d'imposer des conditions mixtes, à savoir une température en paroi et un flux de chaleur sur une autre paroi adjacente. Pour contourner le problème, il faut définir la paroi à laquelle on veut imposer une température (sous forme de Dirichlet) comme étant une entrée, et imposer une vitesse nulle.

Contrôle des variables de sortie

C'est ici que l'utilisateur va définir les variables qu'il souhaite avoir pour son post-traitement.

Lancement du calcul

Nous pouvons à présent lancer nos calculs.