Maillage & modèle physique

3. Étude en champ proche

c. Maillage et modèle physique

Afin de réaliser le maillage, on doit tout d'abord choisir un modèle de maillage. On décide d'utiliser le maillage polyhédral pour sa précision, avec une taille de base de 0,5 m. On l'accompagne d'un maillage de "couche de prismes" qui permet d'améliorer la précision au niveau des frontières des murs, avec une épaisseur de taille relative 10 %. Enfin, on utilise en complément un "Surface Remesher" qui permet d'augmenter la qualité de la surface maillée et de l'optimiser en vue du maillage volumique.

En second lieu, on définit un modèle physique pour la simulation. On se place dans un cas tridimensionnel, permanent, turbulent, à densité constante et en présence d'une accélération de gravité fixée à 9.81 m/s2. Pour représenter le mélange entre l'eau de mer et la saumure, on choisit le modèle "Multi-Component Liquid" à flux séparés sans réaction, avec des densités respectives de 1030 g/l et de 1200 g/l.

En ce qui concerne le modèle de turbulence, on utilise le modèle à deux équations K-epsilon dans lequel les équations de transport sont résolues à l'aide l'énergie cinétique turbulente K et le taux de dissipation $\epsilon$. De plus, STAR-CCM+ propose un « realizable » modèle K-epsilon contenant une nouvelle équation de transport pour le taux de dissipation et que l'on va utiliser avec une approche en deux couches. Celle-ci permet de diviser la simulation en deux couches. Pour celle située à proximité des murs, le taux de dissipation et la viscosité turbulents sont fonction de la distance au mur et ces valeurs de $\epsilon$ sont progressivement incorporées aux valeurs obtenues lors d'une résolution de l'équation de transport loin du mur. On choisit ici une approche en deux couches hybride, qui considère que les cellules proches du mur sont située dans la région logarithmique de la couche limite dans le cas d'un maillage grossier alors que dans le cas d'un maillage fin, elle considère que la sous-couche visqueuse est correctement évaluée.

Enfin pour la modélisation, on utilise les équation de Navier-Stokes à Reynolds moyen et on active le modèle d'amélioration de la qualité des cellules, qui permet d'identifier les cellules dont le maillage a une faible qualité et de les modifier afin d'optimiser la solution.

On exporte ensuite les différentes parties de la géométrie en tant que frontières de la région :

  • Les blocs haut, bas ainsi que l'une des faces sont définis en murs.
  • La face représentant le plan de symétrie est définie en tant que tel.
  • Les blocs Inlet et Source sont définis en "Velocity Inlet" avec des vitesses respectives de 0,3 m/s et 5 m/s. De plus, on leur attribue une fraction massique de 1 respectivement en eau salée et en saumure.
  • Enfin, le bloc Outlet est défini en "Pressure Outlet" avec une fraction massique de 0,5 en eau salée et en saumure. Cette valeur n'influence pas les résultats de la simulation c'est pourquoi on peut conserver cette valeur par défaut.

On crée pour finir un volume cylindrique de 4 m de haut avec un maillage plus fin au niveau de la source. On génère alors un maillage surfacique puis volumique, que l'on peut visualiser sur la figure suivante :

Maillage de la géométrie

 

Sommaire du chapitre                                                                                                                                        Simulation et optimisation

Haut de page