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Guide de SolidWorks Flow Simulation pour l’enseignant

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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.

SolidWorks

SolidWorks Flow Simulation

Analysez

Satisfait?

Matériel

Non

Oui

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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.