Modélisation et Simulation Numérique

Modélisation et Simulation Numérique
                 Responsable : Stéphane VINCENT
 

Thèmes :

   Animation générale du groupe

Animateurs :

Marc MEDALE
Stéphane VINCENT

 

   Benchmark en convection mixte 3D (Benchmark in 3D mixed convection)

 

Mots-clés (key words) :

  • Convection mixte (mixed convection),
  • Canal rectangulaire (rectangular channel),
  • Ecoulements de Poiseuille-Rayleigh-Bénard (Poiseuille-Rayleigh-Bénard flows),
  • Rouleaux thermoconvectifs (thermoconvective rolls),
  • Simulation numérique directe 3D (3D direct numerical simulations),
  • Modèle de Boussinesq (Boussinesq model),
  • Conditions aux limites ouvertes (outflow boundary conditions).

Marc MEDALE
Xavier NICOLAS
Stéphane GOUNAND
Stéphane GLOCKNER

Ouvrages de référence

  • Jean-Paul Caltagirone |

    Discrete Mechanics

    | (Iste, Wiley), 1st Edition, 2014
  • Jamet et al. |

    Test-cases for interface tracking methods

    | http://test.interface.free.fr/TestCase.pdf

Bibliographie indicative

  • O. Bertrand, B. Binet, H. Combeau, S. Couturier, Y. Delannoy, D. Gobin, M. Lacroix, P. Le Quéré, M. Médale, J. Mencinger, H. Sadat, and G. Vieira |

    Melting driven by natural convection. a comparison exercise : first results

    | Int. J. Thermal Sciences, 38 :5-26, 1999
  • D. Gobin and P. Le Quéré |

    Melting from an isothermal wall. synthesis of a numerical comparison exercice

    | Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, 7 :289-306, 2000
  • P. Joubert, P. Le Quéré, C. Béghein, B. Collignan, S. Couturier, S. Glockner, D. Grolleau, P. Lubin, M. Musy, A. Sergent, and S. Vincent |

    A numerical exercise for turbulent natural convection and pollutant difusion in a two-dimensional partially partitioned cavity

    | Int. J. Thermal Sciences, 44(4) :311-322, 2005
  • X. Nicolas, M. Médale, S. Glockner, S. Gounand |

    Benchmark solution for a three-dimensional mixed convection flow - Part 1: reference solutions. Numerical Heat Transfer, Part B Fundamentals

    | Taylor & Francis: STM, Behavioural Science and Public Health Titles, 2011, 60 (5), pp.325-345

Congrès : Contribution

Modélisation et simulation numérique de l’ablation laser nanoseconde

Dans cet article, l’interaction du faisceau laser avec une cible et l’évaporation de matériau qui en résulte sont étudiés théoriquement et numériquement. La cible est ablée (ou décapée) par un laser de type Nd: YAG pulsé travaillant à sa longueur d’onde fondamentale de 1064 nm avec une durée d’impulsion de 80 ns.

Etude des performances thermiques et dynamiques d’un écoulement de nano-fluides dans une conduite cylindrique

Dans ce travail, on étudie numériquement le comportement convectif d’un écoulement de nano-fluides dans une conduite cylindrique horizontale soumise à un flux thermique constant au niveau de sa paroi. On propose de comparer deux approches de l’écoulement, la première dite monophasique basée sur l’utilisation de propriétés effectives du nano-fluide, la seconde dite diphasique basée sur les deux modèles Mixture et Euler-Euler. Les équations de conservation sont résolues à l’aide du code Ansys-Fluent.

Modélisation et simulation par exploration statistique de chemins thermiques dans un empilement magnétique refroidi par des caloducs.

Afin d’accélérer l’utilisation de l’énergie électrique dans des applications embarquées forte puissance, il est nécessaire d’augmenter les performances de chaque brique technologique. Une des voies possible est d’améliorer la gestion des contraintes thermiques. Par exemple, améliorer l’extraction, le transport et la dissipation de la chaleur générée par les pertes dans un enroulement permettrait d’augmenter la densité de courant et donc sa puissance spécifique sans nuire à sa fiabilité.

Modèle analytique d’un caloduc capillaire cylindrique en régime permanent

Les modèles numériques des caloducs capillaires deviennent aujourd’hui abondants, que ce soit par éléments ou volumes finis [1], ou par des méthodes plus récentes comme Lattice-Boltzmann [2]. Cependant, tous ces modèles sont encore assez coûteux en temps de calcul pour permettre à la fois un dimensionnement rapide du caloduc (à l’instar des modèles macroscopiques) et une estimation précise des transferts de chaleur. Ainsi, ces dernières années, un léger retour à l’utilisation de modèles analytiques a été observé [3,4].

Identifications par modèles réduits des propriétés thermiques de matériaux fortement hétérogènes

Le bois, matériau vivant, présente une structure complexe qui rend difficile l’analyse des phénomènes thermiques à l’échelle microscopique, afin de faire le lien entre les caractéristiques thermiques de chaque constituant et un comportement global.

L’idée est ici de chercher à effectuer l’identification des paramètres intrinsèques des différents constituants d’un bois, à partir d’un modèle numérique issu de la tomographie d’un volume élémentaire de référence de quelques millimètres.

Phénomènes et régimes d’écoulement supersonique qui gouvernent la fabrication additive par projection à froid.

L’écoulement diphasique gaz/poudres gouverne la fabrication additive par projection à froid. A l’aide d’une visualisation expérimentale par ombroscopie à illumination laser nanoseconde, on montre que le jet de poudre à la sortie de la buse adopte deux régimes : un confinement axial en sortie immédiate de la buse, puis un régime dispersé caractérisé par une distribution de plus en plus éparse des poudres à cause d’une déviation radiale de leur trajectoire. Une simulation numérique CDF DNS permet de comprendre les phénomènes à l’origine de cette déviation.

Analyse énergétique et exergoéconomique d’un nouveau système solaire combiné (ORC - Système frigorifique à éjection)

Dans le but de contribuer à la valorisation de l’énergie solaire et au développement des systèmes énergétiques, un système combiné permettant la production simultanée du froid et de l’électricité est étudié. Le système consiste à incorporer un éjecteur entre un cycle organique de Rankine et une boucle de réfrigération. Ce système puisera la chaleur nécessaire à son fonctionnement à partir d’un dispositif de concentration solaire de type miroir cylindro-parabolique permettant de réchauffer le fluide cyclé jusqu’au niveau de température et de pression désiré.

Tests a posteriori de modèles de sous-mailles dans un écoulement en canal plan à haut nombre de Reynolds et soumis à un fort flux de chaleur

La présente étude concerne la simulation numérique des écoulements anisothermes dans les récepteurs solaires surfaciques à gaz sous-pression. Un écoulement d’air turbulent, dans un canal plan bi-périodique, à bas nombre de Mach et haut nombre de Reynolds de frottement est considéré. Les simulations sont menées en imposant le frottement aux parois. La gravité n’est pas prise en compte. Les températures des faces du canal sont fixées à 1300 K et 900 K, ce qui entraîne un chauffage asymétrique du fluide rendant compte des conditions expérimentales.