Etude de ballottement-sloshing par simulation numérique
Etude de ballottement-sloshing par simulation numérique
Calcul numérique d’écoulement à surface libre
Vous vous êtes déjà rendus dans un restaurant japonais pour déguster des sushis. Et là, dilemme, ne pas se tromper de sauce soja, la sucrée ou la salée ?
Alors comment choisir, sans avoir d’informations complémentaires, ni même goûter la sauce ?
Comment choisir sa sauce sushi sans y goûter ?
La réponse réside en la viscosité…seul point de différenciation entre les deux sauces, sucrée et salée. La viscosité est plus importante pour la sauce sucrée et ça se voit !
Il suffit de secouer la bouteille et d’observer.
Nous avons reproduit une Etude de ballottement-sloshing par simulation numérique du comportement de ce fluide dans sa bouteille.
Cette différence de comportement d’écoulement de fluides visqueux est reproduisible par simulation numérique à l’aide d’un logiciel de CFD (Fluent).
La sauce sucrée est plus visqueuse ce qui freine les mouvements de la sauce et la rend plus adhérente à la paroi.
Etude CFD du ballottement-sloshing de sauce sushi dans sa bouteille ©SOLSI-CAD
La viscosité d’un fluide est la grandeur quantifiant sa résistance à l’écoulement. Plus un fluide est visqueux et plus il s’écoulera difficilement. Nous considérons ici des fluides newtoniens, c’est-à-dire dont la viscosité ne dépend pas des efforts subis par le fluide.
Un exemple fameux de fluide non newtonien est le mélange d’eau et de farine de maïs. Cette expérience peut être réalisée chez vous, à la maison.
Viscosité dynamique de différents fluides
Ces simulations sont réalisées à l’aide du logiciel de CFD ANSYS FLUENT.
Nous avons employé le modèle VOF (Volume Of Fluid) permettant de reproduire le comportement de surfaces libres (c’est à dire lorsque deux fluides cohabitent (l’air et la sauce par exemple)).
Nous avons appliqué un mouvement de balancier à la bouteille permettant de reproduire l’agitation du fluide.
La simulation est instationnaire, c’est à dire que les mouvements ne sont pas indépendants du temps.
Grâce à ce modèle, il est possible de reproduire beaucoup de phénomènes physiques différents permettant de prédire le comportement des fluides, de réaliser des optimisations hydrodynamiques, dans des secteurs industriels aussi variés que le comportement des fluides en réservoirs, en milieu marin, ou les écoulements de rivières.
En terme d’Etude de ballottement-sloshing
Les applications sont très variées :
- Agitation dans les cuves pour prédire la création du vortex
- Remplissage ou la vidange de réservoirs ou de cuves et prédire l’apparition de tourbillon de surface ou de sous-surface (cavitation).
- Simulation du ballottement afin de dimensionner les baffles dans les tankers-méthaniers
- Evaluation des impacts de vagues dans les cuves de méthaniers
- Étude et analyse de la stabilité des camions citernes – calcul de mode de ballottement
- Calcul de vague – Impact de la rupture d’un réservoir de stockage pétrolier
Expérience de sloshing dans l’espace par Thomas Pesquet, ©ESA.
En terme d’études en milieu marin
Les applications sont très variées :
- Ecoulement autour des bateaux
- Effet de vagues sur les navires
- Calculs d’impact sur une coque
- Performance hydrodynamique des coques de navires
- Aide au dimensionnement des drones aquatiques
En terme d’écoulements de rivières
Les applications sont très variées :
- Calculer les efforts sur berges – Effet de vagues
- Écoulement d’une rivière artificielle – Etude de ressaut
- Prédiction des phénomènes d’érosion
- Etude des écoulements dans les canaux naturels (rivière) et artificiels (irrigation, assainissement ou sport)
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