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Simulation de l’ecoulement dans une pompe centrifuge.
F. Ravelet
Laboratoire DynFluid, Arts et Metiers-ParisTech
8 juin 2015
F. Ravelet (Lab. DynFluid) Tutoriel StarCCM Pompe 8 juin 2015 1 / 54
IntroductionL’objectif est de simuler l’ecoulement dans une pompe centrifuge. On utilisera lelogiciel StarCCM+. On s’interessera notamment a la hauteur manometrique etau rendement en fonction du debit, ainsi qu’a la topologie des ecoulements.
Etapes :I Importation du volume fluide ;I Preparation des frontieres ;I Creation du maillage ;I Creation du modele d’ecoulement ;I Parametrisation du probleme ;I Simulation ;I Post-traitement.
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Demarche
Demarrer le logiciel ;
Creer une nouvellesimulation ;
Importer le maillagesurfacique STEP ;
Attention aux options ;
Jouer avec la vue.
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Importation de la CAO (format STEP)
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Options d’importationNouvelles regions, une par volume (les renommer explicitement).La CAO devrait etre faite avec trois volumes adjacents :
un volume fixe d’entree ;
le volume du rotor, ou on appliquera un referentiel tournant ;
un volume fixe de sortie.
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VisualisationJouer avec les options contenus dans l’onglet “Scenes”
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DemarcheIdee generale = separer chaque frontiere ou des conditions aux limites differentes seront a appliquer, ou bien
un post-traitement a effectuer
Utilisation de l’outil“Split by patch” ;
Separer au minimum :I La surface
d’entree ;I La surface de
sortie ;I L’interface entre le
volume d’entree etle rotor ;
I L’interface entre le
volume de sortie et
le rotor ;
Creer les interfaces.
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Extraction de l’interface entre volume d’entree et volume tournant(S’il y a plusieurs patch, faire une multi-selection)
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Extraction de l’interface entre volume de sortie et volume tournant
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Une autre surface interessante(Le carter du volume tournant)
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Une autre surface interessante(Le moyeu du volume tournant)
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Derniere surface du volume tournant(Pour la derniere surface (ici, les pales), sortir de l’outil “Split by patch”, et renommer la frontiere)
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Verification graphique des surfaces extraites
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Continuer pour les surfaces des volumes d’entree et de sortie(Au cas ou une surface composee de plusieurs patches a ete extraite en plusieurs fois, on peut recombiner ces
elements en une seule surface)
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Demarche
Choix des modeles demaillage ;
Parametrisation ;
Lancement de l’operation
de maillage.
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Premier parametre : base size(Choisir une taille adaptee a votre probleme)
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Si maillage de couche limite : parametres de couche limite (1/2)(Consulter l’aide du logiciel)
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Si maillage de couche limite : parametres de couche limite (2/2)(Choisir une taille adaptee a votre probleme, puis lancer le mailleur)
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Preparation du post-traitement
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Definition d’un plan de coupe (1/2)
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Definition d’un plan de coupe (2/2)
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Importation d’une surface creee par CAO (1/3)(Surface exportee en STL de Catia, par ex.)
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Importation d’une surface creee par CAO (2/3)(Ici, surface aubes-a-aubes, surface meridienne, choisir une “input part” compatible)
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Importation d’une surface creee par CAO (3/3)(Attention aux unites)
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Visualisation du maillage (1/5)(Creation d’une nouvelle scene de type “mesh”)
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Visualisation du maillage (2/5)(Edition de la scene)
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Visualisation du maillage (3/5)(Choix des surfaces a afficher)
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Visualisation du maillage (4/5)(Pour exporter une image : “hardcopy”)
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Visualisation du maillage (5/5)
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Choix des modeles et parametresde la simulation
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Demarche
Choix des modeles desimulation ;
Parametrisation ;
Lancement de quelques
iterations pour essai.
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Proposition de modeles(A adapter a votre cas)
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Proprietes du fluide(Pourquoi vouloir garder des valeurs par defaut avec de tres nombreux chiffres significatifs ?)
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Creation d’une “Field Function” (1/3)(On va creer une fonction “Omega”)
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Creation d’une “Field Function” (2/3)(Attention aux deux endroits ou declarer le nom de la fonction)
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Creation d’une “Field Function” (3/3)
(Sa definition (1500 rpm convertis en rad.s−1))
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Creation d’une field function pour le debit massique
(Ici, Qv = 20000 m3/h, et ρ = 1000 kg.m−3)
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Creation d’un repere tournant (1/2)
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Creation d’un repere tournant (2/2)
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Application du domaine tournant
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Conditions aux limites (1/3)(En sortie : pression imposee)
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Conditions aux limites (2/3)(En entree : debit massique impose)
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Conditions aux limites (3/3)(Utiliser la field function creee precedemment !)
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Simulation et exploitation desresultats
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Mesure de la hauteur manometrique (1/4)(Nouveau “Report” : une moyenne ponderee par le debit
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Mesure de la hauteur manometrique (2/4)(Creer un report pour la pression totale sur l’interface d’entree, puis un second pour la pression totale sur
l’interface de sortie)
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Mesure de la hauteur manometrique (3/4)(Creer un report de type “Expression”, puis entrer la definition)
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Mesure de la hauteur manometrique (3/4)(A partir de ce report, on peut faire un “monitor”et un “plot”)
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