+33 4 13 42 15 23

Optimisation thermique d'un écoulement en CFD

Energie

Objectifs

La machine d’essai en fatigue thermique du fabricant Défi Systèmes permet de tester des échantillons métalliques soumis à des cycles de montée et descente en température, la température maximum pouvant atteindre 600°C.

L’essai, qui peut durer une semaine, est en permanence analysé par plusieurs appareils de mesure (caméras, pyromètres, thermocouples) installés sur la partie supérieure de l’enceinte et ne supportant pas la chaleur.

Un écoulement d’Hélium est modélisé et simulé dans le but de contrôler la température en différentes zones de l’enceinte :

  1. Les équations de Navier-Stokes en régime laminaire ont été utilisées pour simuler l’écoulement d’Hélium.
  2. Les équations de conduction, convection et rayonnement thermique ont été utilisées pour calculer la distribution de température, à la fois dans les composants solides de la machine et dans l’écoulement d’Hélium.

 

Résultat et informations obtenues

La simulation numérique en fluidique (CFD) et thermique a permis de choisir un débit d’hélium et un design remplissant un triple objectif :

  • refroidir efficacement les parois de l’enceinte (par un écoulement d’Hélium) pour préserver l’intégrité des appareils de mesure ;
  • sans refroidir le centre de l’enceinte où se trouve l’échantillon, lui-même chauffé dans le cadre de l’essai ;
  • et ainsi réduire la consommation énergétique.

La simulation a aussi permis de comprendre que le refroidissement était plus efficace avec un débit de fonctionnement beaucoup moins élevé que ce qui était envisagé initialement, et donc que les turbulences près de l’éprouvette pouvaient être fortement réduites pour garder cette zone chaude au centre de l’enceinte.

Enfin, le modèle a réduit le temps de développement de la machine d’essai. De plus, des économies ont été réalisées sur le coût en matériau isolant qui aurait éventuellement dû être posé sur les parois si l’écoulement n’avait pas été maitrisé.

Vous avez un projet similaire ?

Nos prestations de simulation numérique s’adressent aussi bien aux projets des industries de la medtech, audio, capteurs, énergies et environnement qu’aux projets de recherche des partenaires académiques nécessitant des moyens de calculs performants. Contactez nous pour en savoir plus.