MECANIQUE DES FLUIDES ET SIMULATIONS NUMERIQUES

Liste des sujets de mini-projets

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1. Proposition de sujet libre

Chaque binôme peut proposer un sujet libre. Ce sujet devra être validé par le professeur responsable du TP.

La proposition de sujet doit comporter, sur une page A4 :

- Le titre du projet

- Les noms des étudiants concernés

- Une mise en contexte

- Une image/illustration mettant en évidence le but du projet

- Les objectifs précis du projet

- Les éléments à votre disposition (plans, modèles 3d, etc.)

- Les étapes du projet

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2. Automobiles

Simuler l’écoulement autour d’une automobile, comparer différentes formes de carrosseries et analyser les résultats en termes de performances aérodynamiques (calcul du Cx)

Les « plans » des automobiles sont disponibles sur

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/cars/ferrari/249/view/ferrari_308_qv/

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/cars/vw/1162/view/volkswagen_new_beetle/

Etapes du projet

- Réalisation des modèles 2d des deux automobiles sous CATIA à partir des blueprints - Maillage et simulation en 2D - Calcul des Cx - Analyse des résultats - Eventuellement, simulation 3d sur la base d’un modèle simplifié

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3. TGV

On étudiera et on analysera l’écoulement d’air autour d’une motrice et d’un wagon de TGV A325 en 2d, puis évetuellement en 3d. Les « plans » du TGV sont disponibles sur

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/trains/trains-t-v/19830/view/tgv_a325/

Etapes du projet

- Réalisation du modèle 2d (motrice + un wagon) sur la base des plans - Maillage et simulation de l’écoulement en 2D pour plusieurs vitesses - Analyse des résultats - Eventuellement, simulation d’un cas en 3d sur un modèle simplifié avec présence d’un vent transverse

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4. Formule 1

On étudiera et on analysera l’écoulement d’air autour d’une voiture de Formule 1 en 2d, puis éventuellement en 3d

Etapes du projet

- Réalisation d’un modèle 2d/3d sous CATIA sur la base des schémas ci-dessus - Maillage et simulation de l’écoulement en 2D - Analyse des résultats - Simulation d’un cas en 3D sur un modèle simplifié

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5. Aérodynamique d’une moto

On partira d’un modèle 3d très simple que l’on raffinera petit à petit pour mettre en évidence les effets des différents éléments géométriques sur les propriétés aérodynamiques de la moto.

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/motorcycles/yamaha/10354/view/antena_3_yamaha_dantin_yzr500_02/

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6. Aérodynamique d’un véhicule idéalisé (corps d’Ahmed)

Objectif

Simuler l'écoulement autour d'une automobile idéalisée (Ahmed Body) afin d'étudier l'influence de la géométrie sur les caractéristiques aérodynamiques.

On simulera en 2d, on tracera et on analysera l'évolution de la traînée du véhicule en fonction de l'angle θ.

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7. Bateau à voiles Simuler l’écoulement de vent autour des voiles d’un bateau dans différents orientations.

Etapes du projet :

• Choix de dimensions caractéristiques de la coque et des voiles • Mise en évidence des différentes configurations rencontrables (vent avant, arrière, etc.) Pour chaque

cas, on rappellera l’orientation des voiles la plus intéressante • Construction d’un modèle 3d simplifié du bateau sous Catia. Les voiles seront modélisées par des

surfaces rigides bombées. • Maillage du domaine fluide sous Gambit • Simulation de l’écoulement d’air pour les différents cas • Analyse des écoulements d’air, des champs de pression et des forces exercées par le vent sur les voiles

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8. Sous-marin Simuler l’écoulement d’eau autour d’un sous-marin en plongée .

Etapes du projet

- Construction sous CATIA d’un modèle 2d/3d sur la base des plans - Génération du maillage 2d sous gambit - Simulations 2d sous Fluent – Etudes paramétriques - Génération et maillage d’un modèle 3d simplifié - Eventuellement, simulation 3d sur un modèle simplifié

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/ships/submarines/4250/view/zwaardvis_class_1966__nl_/

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9. Polaire d’une aile NACA

Simuler l’écoulement autour d’une aile d’avion à vitesse subsonique afin de calculer la portance et la traînée et de tracer la polaire de l’aile.

Etapes du projet

1. Choisir un profil NACA et générer le profil sur http://www.ppart.de//programming/java/profiles/NACA4.html

2. Génération et maillage du modèle 2d sous Gambit 3. Simulations pour différents angles d’incidence 4. Tracé de la polaire 5. Analyse des résultats : expliquer la forme de la polaire en se basant sur l’écoulement fluide autour du

profil aux différentes inclinaisons, en mettant en particulier en évidence l’importance du phénomène de décollement de la couche-limite.

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10. Aile d’avion 3d Simuler l’écoulement autour d’une aile d’avion 3d, en subsonique, afin de mettre en évidence les phénomènes de tourbillons qui apparaissent.

Etapes du projet

1. Choisir un profil NACA et générer le profil sur http://www.ppart.de//programming/java/profiles/NACA4.html

2. Génération par extrusion du modèle 3d sous Gambit avec des caractéristiques représentatives d’un cas réel

3. Maillage du domaine fluide 4. Simulation et analyse des résultats (on regardera en particulier les vortex créés en bout d’aile)

Un soin particulier devra être porté à l’étude de l’influence de la taille du domaine et des caractéristiques du maillage, en particulier au niveau de la couche-limite

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11. Airbus A310

Simuler l’écoulement autour de l’avion Airbus A310 en vitesse de croisière autour sur la base d’un modèle 3d simplifié.

Etapes du projet

- Construction CAO d’un modèle 3d sur la base de plans - Génération et maillage d’un modèle 3d simplifié - Simulation 3d

http://www.the-blueprints.com/index.php?blueprints/modernplanes/modern-aa-an/20022/view/airbus_a310/

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12. Dispersion de polluants en milieu urbain

Simuler en 3D l’écoulement et la dispersion d’un polluant issu d’une cheminée en environnement urbain.

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13. Effet du vent dans une rue : effet « canyon »

Choisir un cas de référence permettant de mettre en évidence l’effet ‘canyon’ dans une rue urbaine

On expliquera en particulier, sur la base de résultats de simulations, l’influence des paramètres suivants :

- hauteurs respectives des constructions - espacement entre les constructions

On pourra enfin simuler un cas en 3d et analyser les résultats aux vues des conclusions précédentes

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14. Immeubles

L’objectif du projet est d’étudier l’écoulement du vent autour d’un immeuble de grande hauteur (IGH) par simulations numériques.

L’objectif est de déterminer l’écoulement autour de 3 dispositions de bâtiments afin de constater l’influence sur les zones d’accélération qui peuvent être sources de gêne pour les personnes aux alentours des bâtiments.

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15. Ensemble de bâtiments

Dans ce projet, on étudiera l’écoulement du vent, provenant de différentes directions, autour d’un ensemble de bâtiments afin de déterminer

- d’une part les façades les plus soumises à la pression du vent - d’autre part les zones, à hauteur humaine, où il y a un risque d’inconfort au vent pour les habitants, à

cause de la vitesse ou de la turbulence

Etapes du projet

• Construction du domaine de calcul et maillage sous Gambit • Simulations sous Fluent pour différentes directions de vent • Imposition d’un profil de vent représentatif par une fonction utilisateur • Analyse et mise en forme des résultats

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16. Balle de tennis : effet Magnus

Le but de ce projet est de répondre, sur la base de simulations numériques, à la question : qu’est-ce que ça fait, au niveau aérodynamique, que de donner de l’effet à une balle de tennis ?

Après une explication de principe de ce qu’est l’effet Magnus, on proposera différents cas de simulation, en 2d et en 3d, pour mettre en évidence ce phénomène et en expliquer la physique.