Guide de SolidWorks Flow Simulation pour l

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Guide de SolidWorks Flow Simulation pour
lenseignant

• Présentateur
• Date

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Qu'est-ce que SolidWorks Flow Simulation?

• SolidWorks Flow Simulation est un logiciel
  d'analyse des écoulements de fluide et du
  transfert thermique entièrement intégré à
  SolidWorks.
• SolidWorks Flow Simulation simule le test du
  prototype de votre modèle dans son environnement
  fluide de travail. Il vous permet de répondre à
  la question Quels sont les effets des
  écoulements de fluide sur le prototype et les
  effets du prototype sur les écoulements de
  fluide?
• SolidWorks Flow Simulation est utilisé par les
  étudiants, les concepteurs, les analystes, les
  ingénieurs et les autres professionnels pour
  produire des conceptions très efficaces et/ou
  optimiser leur performance.

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Cycle de conception avec SolidWorks Flow
Simulation

• Utilisez SolidWorks pour créer le modèle.
• Utilisez SolidWorks Flow Simulation pour simuler
  l'environnement fluide de l'objet et les effets
  thermiques.
• En fonction des résultats, modifiez le modèle et
  exécutez des simulations jusqu'à ce que la
  conception vous convienne.
• Fabriquez le modèle.

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Avantage de l'analyse

• Les cycles de conception sont onéreux et
  fastidieux.
• L'analyse réduit le nombre de cycles de
  conception.
• L'analyse réduit les coûts en permettant de
  tester le modèle sur l'ordinateur au lieu
  d'effectuer des tests coûteux dans des
  conditions réelles.
• L'analyse avec SolidWorks Flow Simulation réduit
  les délais de commercialisation de l'objet.
• Vous pouvez utiliser l'analyse pour optimiser vos
  conceptions, en simulant rapidement divers
  concepts et scénarios avant de prendre la
  décision finale.

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La méthode des volumes finis

• Les solutions analytiques sont uniquement
  disponibles pour les problèmes simples. Elles
  reposent sur de nombreuses hypothèses et ne
  permettent pas de résoudre la plupart des
  problèmes pratiques.
• SolidWorks Flow Simulation résout les équations
  de Navier-Stokes en fonction du temps à l'aide de
  la méthode des volumes finis (MVF) sur un
  maillage computationnel rectangulaire
  (parallélépipède).
• La méthode MVF est une approche générale pour les
  problèmes simples et complexes. Cette méthode est
  l'une des plus efficaces pour la modélisation des
  phénomènes de fluide.

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Domaine computationnel

• Le domaine computationnel est un prisme
  rectangulaire dans lequel le calcul est effectué.
  Les plans aux limites du domaine computationnel
  sont orthogonaux aux axes du système de
  coordonnées cartésien.
• Dans le cas d'un problème interne, le domaine
  computationnel enveloppe le volume fluide dans un
  modèle. Si le transfert thermique dans les parois
  est envisagé, les parois du modèle sont également
  incluses.
• Dans le cas d'une analyse externe, le domaine
  computationnel couvre l'espace environnant du
  modèle.

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Types de conditions aux limites

• Les conditions aux limites de vitesse, de débit
  massique, de débit volumique ou de pression
  (statique et totale) sont spécifiées aux entrées
  et aux sorties du modèle.
• Les conditions fluides ambiantes sont spécifiées
  dans des limites distantes dans le cas d'une
  analyse externe.
• Il est possible de spécifier des ventilateurs au
  niveau des entrées et des sorties des modèles,
  ainsi que dans le domaine computationnel.
• Si nécessaire, il est possible de spécifier, les
  conditions aux limites de symétrie, de même que
  la paroi idéale.

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Types de conditions aux limites

• Il est possible de spécifier des conditions aux
  limites de chaleur au niveau des parois du modèle
  en contact avec le fluide
• Paroi adiabatique
• Paroi avec température spécifiée
• Parois avec flux de chaleur ou coefficient de
  transfert de chaleur spécifié
• Paroi avec coefficient de transfert de chaleur
  spécifié
• Paroi réelle avec rugosité
• Paroi idéale (paroi adiabatique sans friction)
• Paroi mobile (pour simuler la translation/rotation
  d'une paroi)

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Etapes principales de l'analyse

• Définir le type de l'analyse, les fonctions
  physiques, les fluides et les solides.
• Spécifier les conditions aux limites.
• Définir les objectifs de votre analyse.
• Mailler le modèle. Il s'agit d'une série d'étapes
  automatiques au cours desquelles le code
  fractionne le modèle et le domaine computationnel
  en cellules de calcul.
• Exécuter l'analyse. Si nécessaire, vérifier la
  convergence.
• Visualiser les résultats.

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Fonctions physiques prises en compte

• Les problèmes en régime permanent et dépendants
  du temps peuvent être résolus. Les équations
  dépendantes du temps sont résolues à l'aide de
  pas de temps locaux.
• Il est possible de calculer les flux de fluides
  non newtoniens et les flux de liquides visqueux
  incompressibles et compressibles à conduction
  thermique de types différents.
• Il est possible de calculer les écoulements
  compressibles de gaz visqueux à conduction
  thermique de types différents dans les zones de
  vitesse subsonique, transsonique et supersonique.
• Régions présentant des types de fluides
  différents dans un modèle unique.

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Fonctions physiques prises en compte

• Vous pouvez calculer simultanément la conduction
  thermique dans les solides et le rayonnement
  thermique depuis et vers les solides.
• Les sources thermiques peuvent être spécifiées au
  niveau des surfaces et dans les volumes.
• Les effets de la gravitation peuvent être pris en
  compte.
• Les média poreux peuvent être spécifiés sous
  forme de résistance distribuée.
• Radiation de chaleur de surface à surface et
  radiation à l'air ambiant.
• Cadres de référence pivotants globaux et locaux.

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Fonctions physiques prises en compte

• Condensation de la vapeur d'eau.
• Calcul de l'humidité relative.
• Simulation des dissipateurs thermiques.
• Refroidisseurs thermoélectriques (à effet
  Peltier).
• Cavitation dans un écoulement d'eau.

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Contexte de l'analyse

• Equations de Navier-Stokes 3D en moyenne de
  Reynolds dépendantes du temps, à l'aide du modèle
  de turbulence k-e.
• Technologie de modélisation des couches limite
  pour les couches limite transitionnelles,
  turbulentes ou laminaires valides. Modélisation
  de la friction, du transfert thermique et du
  décollement des écoulements.
• Equation de conductivité thermique dans un
  solide, transfert thermique de surface à surface,
  résolution combinée du transfert thermique dans
  l'espace ambiant, solide et fluide.

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Technologies numérique avancées

• Les outils de maillage automatique permettent de
  créer le maillage pour tout modèle 3D
  arbitraire.
• Solveur implicite avec multigrille.
• Outils automatique pour l'analyse de convergence
  et l'arrêt du calcul.
• Technologies avancées pour le traitement des
  résultats et la visualisation 3D.
• Résolution automatique des particularités du
  modèle et du champ d'écoulement.

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Objectifs de l'analyse

• Calcul des paramètres du champ d'écoulement
  (pression, température, densité, vitesse,
  concentrations, etc.) en tout point, surface ou
  volume du domaine computationnel.
• Calcul de température en tout point du modèle.
• Calcul des phénomènes transitoires sur l'ensemble
  du champ d'écoulement.
• Calcul des forces et des moments, des
  coefficients aérodynamiques. Calcul de la
  distribution des contraintes de cisaillement
  générées par le champ d'écoulement.

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Objectifs de l'analyse

• Calcul des débits massiques et volumiques par
  l'intermédiaire de vos appareils.
• Détermination des chutes de pression, de la
  résistance hydraulique.
• Calcul des flux de chaleur, des coefficients de
  transfert thermique.
• Calcul des trajectoires de particules dans le
  champ d'écoulement et des paramètres
  d'interaction des particules avec le modèle.

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Maillage

• Le maillage fractionne le modèle et le volume
  fluide en un grand nombre de parties de petites
  dimensions (les cellules).
• Les petites cellules donnent des résultats plus
  précis mais exigent davantage de ressources
  informatiques.
• Vous devez remailler le modèle après toute
  modification de la géométrie. Les modifications
  des paramètres des conditions de matière et aux
  limites n'exigent pas de remaillage.
• Le système de maillage automatique crée le
  maillage conformément à la taille de jeu minimale
  spécifiée, à l'épaisseur de paroi minimale, au
  niveau de résolution des résultats.

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Exécution de l'analyse

• Pendant l'analyse, le programme effectue des
  itérations pour arriver à une résolution.
  SolidWorks Flow Simulation propose des outils
  avancés, et faciles à utiliser, qui permettront
  d'analyser la convergence, les résultats des
  calculs ou l'évolution des résultats d'analyse
  transitoire dans le temps, ainsi que des outils
  permettant d'afficher l'aperçu des résultats sans
  arrêter l'analyse.
• SolidWorks Flow Simulation est doté d'un solveur
  évolué, rapide, précis et stable.
• SolidWorks Flow Simulation est doté d'un système
  automatique permettant d'arrêter l'analyse
  lorsqu'elle répond aux critères de convergence
  prédéfinis.

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Visualisation des résultats

• SolidWorks Flow Simulation propose des outils
  avancés, et faciles à utiliser, pour visualiser
  les résultats coupe, profil 3D et tracés de
  surface (contours, isolignes, vecteurs),
  iso-surfaces, tracés XY, trajectoires
  d'écoulement et de particules, animation des
  résultats.
• SolidWorks Flow Simulation propose des outils
  avancés pour le traitement des résultats
  paramètres de point, de surface et de volume,
  tracés des objectifs, rapport au format MS Word.