3-4 Présentation du code de calcul FLUENT
Le code de calcul Fluent est un programme de simulation
numérique des écoulements de fluide compressible, incompressible,
stationnaire ou instationnaire impliquant divers phénomènes
physiques tels que le transfert de chaleur, la turbulence, les réactions
chimiques, les écoulements dans les machines tournantes, moteurs
thermiques, et ce pour des géométries industrielles très
complexe.
Ce code permet aussi le raffinement du maillage en fonction
des conditions aux limites, des dimensions et même des résultats
déjà obtenus. Cette capacité est particulièrement
utile surtout dans les régions à gradients importants comme les
couches limites ou zone de mélange. Enfin toutes les fonctions
exigées pour calculer une solution et pour manifester les
résultats sont accessibles par une interface pilotée par le
menu.
3.5 Traitement près de la paroi
Les écoulements turbulents sont affectés de
façon significative par la présence de parois. Au contact de
celles-ci, la vitesse du fluide est nulle, A proximité la turbulence est
fortement amortie et les phénomènes dus à la
viscosité moléculaire du milieu y sont
prépondérants. La
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turbulence augmente très rapidement lorsque l'on
s'éloigne des parois. C'est une condition de non glissement.
Les équations développées ci-dessus
(Modele K-å) ne sont donc plus valables près des parois car
l'écoulement n'y est pas pleinement turbulent. Il est donc
nécessaire de modéliser l'écoulement près des
parois de façon différente. Le code de calcul Fluent propose deux
approches s'inspirant de cette théorie.
La première, Semi-empirique, utilise une fonction
appelée « Wall function »qui permet de relier le mur à
la couche extérieure, pleinement turbulente. Il existe deux options
d'utilisation: 'Standard Wall function'' est proposé par
défaut par le code Fluent.
Non equilibrium wall function' est
particulièrement adaptée pour les écoulements complexes,
soumis, à de forts gradients de pression.
La deuxième approche consiste à modifier le
modèle de turbulence pour le rendre compatible avec l'écoulement
aux parois. Elle nécessite un raffinement du maillage le long de
celles-ci.
3.6 Champ moyen
Dans la couche logarithmique du profil de vitesse, la loi de
paroi pour la vitesse moyenne
est :
Ou:
( ) ( )
/ /
/
( )
/
/
E : Constante empirique qui dépend de la rugosité
de paroi la (E=9.8)
K : constante de Von karman (K=0.42)
Up : vitesse moyenne du fluide au point p.
Kp : énergie cinétique turbulente au
point p.
Yp : énergie cinétique turbulente au
point p.
u: viscosité dynamique du fluide.
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La loi logarithmique est validée pour Y*
variant de 30 à 300. Pour Fluent elle est appliquée pour
Y+ >11,225. Dans le cas contraire, c'est-à-dire à
l'intérieur de la sous couche laminaire, une relation linéaire
est utilisée : U+=Y+
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