Méthodologie et mise en œuvre de calculs de

ventilateurs sous FLUENT

Dans le cadre du projet OCMATH

Charles Martin.

12/02/00, CERFACS, Toulouse, France

TR CFD-0103

1 INTRODUCTION.....................................................................................................................................................................3 1.1 CADRE ................................................................................................................................................................................... 3 1.2 DOMAINE DE VALIDITE....................................................................................................................................................... 4

2 SYNOPTIQUE ...........................................................................................................................................................................5

3 MAILLAGE................................................................................................................................................................................6 3.1 QUALITE DU MAILLAGE : SPECIFICATIONS....................................................................................................................... 6 3.2 MAILLAGE DE LA ROUE ISOLEE......................................................................................................................................... 7 3.3 MAILLAGE REDRESSEUR..................................................................................................................................................... 7 3.4 COUPLAGE DES MAILLAGES............................................................................................................................................... 7

4 MISE ŒUVRE DU CALCUL ...............................................................................................................................................8 4.1 DEFINITION DU MODELE DE CALCUL................................................................................................................................ 8

4.1.1 Définition du solveur.................................................................................................................................................8 4.1.2 Définition des matériaux........................................................................................................................................10 4.1.3 Sélection des schémas numériques.......................................................................................................................11

4.2 CONDITIONS LIMITES........................................................................................................................................................ 11 4.2.1 Calcul roue isolée....................................................................................................................................................12 4.2.2 Opérations sur le maillage.....................................................................................................................................15 4.2.3 Sortie des profils ......................................................................................................................................................17 4.2.4 Calcul redresseur.....................................................................................................................................................20

4.3 CONDITIONS INITIALES..................................................................................................................................................... 23 4.3.1 Calcul roue isolée....................................................................................................................................................23 4.3.2 Calcul redresseur.....................................................................................................................................................24

4.4 MONITORING ET TUNNING................................................................................................................................................ 24 4.4.1 Calcul roue isolée....................................................................................................................................................24 4.4.2 Calcul redresseur.....................................................................................................................................................25 4.4.3 Convergence.............................................................................................................................................................25

5 DEPOUILLEMENT...............................................................................................................................................................26 5.1 CREATION DES SURFACES DE CONTROLE....................................................................................................................... 26 5.2 DEPOUILLEMENT DES MESURES ...................................................................................................................................... 27

5.2.1 Calcul du rendement ...............................................................................................................................................27

1 Introduction La production de ce document s’inscrit dans le projet régional OCMATH (Outils de Conception et Méthodes d’Analyse pour les Turbomachines et Hélices). Le projet OCMATH entre dans le cadre des activités de transfert de technologies des principaux laboratoires de recherche toulousains en Mécanique des Fluides au profit d’un consortium de PME-PMI régionales dont la Société TECHNOFAN fait partie. La participation des différents acteurs de ce projet, doit permettre :

• La réduction des délais de développement.

• La réduction des coûts de développement.

• L’anticipation et proposition de solutions innovantes – stratégie de différentiation.

Pour TECHNOFAN, il s’agit de fiabiliser le processus de développement des ventilateurs axiaux afin de répondre aux critères cités. Pour ce faire TECHNOFAN a spécifié le besoin d’une étude systématique de la mise en œuvre du code calcul FLUENT afin d’en optimiser l’utilisation interne.

Ce rapport est le fruit de la collaboration active du CERFACS (C.MARTIN,B.MARQUEZ), du DMF de l’ENSICA (X. CARBONEAU, J.B. CAZALBOU) et de TECHNOFAN (F.CHALLAS, O. DARNIS) en réponse à cette demande. Un autre document, Rapport de suivi des calculs FLUENT 3D sur ventilateur TECHNOFAN AE2507, complète ce présent rapport.

Ce document a pour but de fixer les différentes tâches à accomplir dans le cadre d'un calcul de ventilateur axial avec FLUENT. Les différentes étapes sont détaillées dans ce document. Ce premier chapitre défini le cadre des hypothèses et le domaine de validité des calculs. Les chapitres suivant plus techniques, portent sur les différents aspects de l’utilisation de FLUENT lors de la mise en œuvre de calculs découplés de ventilateurs axiaux.

1.1 Cadre

Le maillage est réalise avec ICEM CFD Hexa. Les simulations sont effectuées avec le code CFD FLUENT version 5. Le cadre des simulations est soumis aux hypothèses suivantes :

• Ventilateur axial

• Jeu pales/carter nul

• Pas de congés en pied de pales

• Taux de compression faible (≤1.02)

• Calculs Rotor/Stator découplés.

1.2 Domaine de validité

Les hypothèses de calcul permettent de définir le domaine de validité. On doit en premier lieu noter la contrainte de la puissance de calcul disponible. Nous nous basons sur une machine de type SUN UltraSparc 10. Les calculs doivent pouvoir s'effectuer sous 24 h. Ceci induit des contraintes au niveau de la définition du maillage. En second lieu, le calcul d'un ventilateur compose d'un rotor et d'un stator est décomposé en deux calculs découplés. Un pour le ventilateur dépourvu de redresseur, et un pour le redresseur seul.

Ceci nous amène aux hypothèses suivantes :

• Un nombre de mailles de l'ordre de 100 000 par maillage.

• Parois considérées comme adiabatiques.

• Conditions de pression et température standard en entrée rotor.

• Nombre de Mach relatif en bout de pale ≤ 0.55

2 Synoptique

• Ventilateur axial• Mach relatif en bout de pale < 0.55• Calculateur SUN SPARC 10• Conditions d entrée 1013hPa, 15ºC• Parois adiabatique• Absence de jeu pale/carter• Absence de congés pale/moyeu• Calcul découplé roue/redresseur

Hypothèses

MaillageICEM CFD

Hexa

Calcul FLUENT 3D

Dépouillement

Spécifications

• Nombre de nœuds global• Nombre de nœuds sur pales

• selon la corde• selon l ’envergure

• Taille première maille• Qualité maillage

• Déterminants• Angles

• Périodicité

• Solveur• Modèle de turbulence• Type de fluide• Schéma numérique• Conditions aux limites • Conditions initiales• Génération de conditions périodiques• Monitoring

• Rendement global• Rendement roue isolée et pertes redresseur• Taux de compression• Moyennes dans les plans de contrôles

• Pression statique et totale• Nombre de Mach• Débit• Température totale

• Profil en moyenne azimutale • Angles d ’attaques absolu et relatif• Pression totale• Flux

3 Maillage

3.1 Qualité du maillage : spécifications

Critères :

• Taille mailles paroi ≅ 0.3 mm

• Nombre de mailles sur pales : 25 sur la corde, 20 sur l'envergure

• Angles > 27º, déterminant 3x3x3 > 0.3

Il est à noter qu'il sera parfois difficile de concilier la contrainte de la cote des mailles au contact des parois et le nombre total de mailles (<100000). On peut alors calculer une taille moyenne. L'utilisation de lois de paroi pour la région interne de la couche limite nous oblige à calculer l'épaisseur de cette couche. La couche visqueuse se divise en trois zones. La première, dite sous couche linéaire s'étend de y+ = 0 à y+ = 11.225 (dans FLUENT), puis suit la zone de raccordement jusqu'à y+ = 30, et enfin la zone inertielle on le profile de vitesse suit une loi log jusqu'à 100 ou 150 (limite sup. de FLUENT : 500). On calcul y grâce à :

• f

fp

t

CUy

CUu

uyy

2

avec 2

21

∞

+

∞+

=

===

υ

ρ

ρ

ρ

τυτ

L'expression du coefficient de frottement peut être tirée d'une corrélation, par exemple celle de Blasius en conduite cylindrique :

41

max

0464.0

=

νRU

C f

• Ou bien encore par y+ = R/5

3.2 Maillage de la roue isolée

3.3 Maillage redresseur

3.4 Couplage des maillages

moteur

pale h

h

4 à 5 h

moteur

pale 3 à 4 h

moteur

Pale ro

tor

moteur

Pale stato

r

4 Mise œuvre du calcul

4.1 Définition du modèle de calcul

4.1.1 Définition du solveur

Dans le menu Define/Models/solver sélectionner :

• Le solveur : Segregated Ceci nous place dans un cadre incompressible à faiblement compressible qui correspond aux hypothèses posées. " The segragated solver traditionally has been used for incompressible and mildly compressible flow"

• Espace : 3D

• Formulation de la vitesse : Absolute.On n’a pas pu constater d’amélioration de la qualité des simulations en formulation relative par rapport à la formulation absolue. Nous conseillons donc d’utiliser la formulation absolue en premier lieu. L’usage de la formulation relative est envisageable en cas de problème. Il est à noter que l’usage de cette formulation implique des contraintes au niveau des conditions limites ainsi qu’au dépouillement. En effet on doit utiliser des Custom Field Functions qui remplacent les grandeurs totales de FLUENT qui sont calculées dans le repère relatif.

• Formulation : Implicit (pas de choix en Segragated)

• Solution stationnaire : Steady

Définition du modèle de viscosté :

Define/Models/Viscous

Selectionner :

• Modèle de turbulence : k-ε Standard. Lors des tests, l'utilisation du modèle RNG a permis de détecter des décollements a l'extrados du rotor, chose que le modèle standard n'a pas prédit. For flow with weak to moderate swirl both RNG k-ε and Realizable k-ε models yield appreciable improvment over standard model. En outre son utilisation n’a pas amélioré la qualité des calculs. Comme l’utilisation du modèle RNG implique une

consommation de CPU plus importante, nous conseillons l’utilisation du modèle standard.

• Traitement proche paroi : On opte pour un traitement type loi de paroi, car cette approche est économique (puisqu'elle ne nécessite pas de mailler fin en proche paroi), robuste, et raisonnablement précise.

Ø Standard Wall Functions. Cette loi est très utilisée pour les applications industrielles. Elle peut être considérée comme un choix sans risque. L'hypothèse d'équilibre local (Production ≅ Dissipation) est valable tant que les gradients de pression ne sont pas trop défavorables. Cette hypothèse n'est plus valable lors de décollement ou recollements. On utilisera alors les fonctions qui suivent.

Ø Non-equilibrium wall functions. Cette loi est particulièrement conseillée pour les ventilateurs mal adaptés où des décollements peuvent apparaître. Elle est aussi adaptée pour les écoulements tournants."In cases when wall actively participate in the generation of the swirl (i.e. when the secondary flows and vortical flows are generated by pressure gradient), non-equilibrium wall functions can often improve prediction[…]. L'utilisation de lois de paroi hors équilibre est donc fortement conseillé.

Utiliser les constantes du modèle suivantes :

Cmu C1-Epsilon

C2-epsilon

TKE Prandtl number

TDS Prandtl number

Energy Pandtl number

0.09 1.44 1.92 1 1.3 0.85

4.1.2 Définition des matériaux

On spécifie ici les propriétés du fluide, c'est à dire l'air.

Les constantes associées sont accessibles via la base de données FLUENT: bouton Database

• Material type : Fluid

• Fluid material : air

• Copy,close

• Retour à la fenêtre Materials où les constantes sont prises en compte.

• Modifiez la densité en spécifiant : Ideal gas. Ceci a pour effet d'avoir accès au nombre de Mach dans un cas où l’écoulement est faiblement compressible. En outre l'équation de l'énergie est alors automatiquement prise en compte (voir Define/Models/Energy : Enable energy).

4.1.3 Sélection des schémas numériques

Dans Solve/Controls/Solution:

• Conserver les paramètres de sous relaxation par défaut i.e. :

Grandeur pressure momentum energy k ε viscosity density Body forces

Valeur

0.3

0.7

1

0.8

0.8

1

1

1

Note : Ces paramètres ne modifient pas la solution, mais seulement la convergence. On sera donc peut être amené à les faire varier, en particulier pour la pression.

• Choisir les schémas de discrètisation et algorithme de couplage :

Pression Qté de Mvt Couplage PV Energie k ε

standard UPWIND 2 SIMPLE UPWIND 2 UPWIND 2 UPWIND 2

Note : L'utilisation des autres algorithmes de couplage PV comme SIMPLEC et PISO est fortement déconseillée des lors que l'écoulement ne peut pas être clairement considéré comme incompressible (Mmax<0.3).

4.2 Conditions limites

Dans cette section, en plus de spécifier les conditions aux limites, nous précisons la façon de coupler le calcul rotor avec le calcul stator

4.2.1 Calcul roue isolée

Définition Zone (nom) Type

Zone fluide Int_rm-flu Interior

Zone fluide

(repère relatif)

Rm-flu Fluid

Carter Rm-ca Wall

Carter moteur Rm-mo Wall

Intrados Rm-int Wall

Extrados Rm-ext Wall

Entrée rotor Rm-in Mass-flow inlet

Sortie rotor Rm-out Pressure outlet

Surface périodique Rm-p1 Periodic

(Rotational)

v Zone fluide repère relatif rm-flu :

On spécifie ici le mouvement de la zone fluide :

• Origine du repère = (0,0,0)

• Direction de l'axe de rotation : Cohérent avec le maillage. Type de mouvement : Moving reference frame

• Vitesse de rotation : Régime nominal du rotor

• Vitesse de translation : (0,0,0)

v Carter rm-ca, carter moteur rm-mo, intrados rm-int et extrados rm-ext

• Conditions thermiques : Heat flux

• Les parois étant considérées comme adiabatiques :

Ø Heat flux = 0

Ø Wall thickness = 0

Ø Heat generation rate = 0

• Laisser les valeurs par défaut dans : Material name & Wall roughness i.e. Roughness height = 0, Roughness Constant = 0.5. Ceci correspond à des parois hydrodynamiquement lisses.

• Cocher : Moving wall

• Carter rm-ca :

• Motion : cocher : Absolute, Rotational

Ø Origine du repère = (0,0,0)

Ø Direction de l'axe de rotation : Cohérent avec Define/Periodic conditions

Ø Speed : 0

• Carter moteur rm-mo, intrados rm-int et extrados rm-ext :

• Motion : cocher : Relative to cell zone , Rotational

Ø Origine du repère = (0,0,0)

Ø Direction de l'axe de rotation : Cohérent avec Define/Periodic conditions

Ø Speed : 0

• Entree rotor rm-in :

• Mass Flow Specification Method : Mass Flow Rate

• Mass Flow Rate : Debit massique nominal

• Total Temperature : Temperature standard i.e. 288K, Constant

• Supersonic/Initial Gauge Pressure : 101300 Pa, Constant Cette pression ne sert que si l’on initialise le calcul à partir de la zone rm-in

• Direction Specification Method : Normal to boundary

• Turbulence Specification Method : Intensity & Hydraulic Diameter

Ø Turbulence Intensity : 10%

Ø Hydraulic Diameter : Diamètre ventilateur

qsddqdqdqdqdqdqsdqsqsqsqsqsqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqwqqqqqqqqqqqqqqqqqqqaaaaaaa

• Sortie rotor rm-out :

• Gauge pressure : ajuster pour obtenir la pression totale désirée en entrée, Constant

• Cocher Radial Equilibrium Pressure Distribution

• Backflow Total Temperature : Température standard i.e. 288K

• Turbulence Specification Method : Intensity and hydraulic diameter

Ø Backflow turbulence intensity : 10%

Ø Hydraulic diameter : Diamètre ventilateur

4.2.2 Opérations sur le maillage

Ces opérations ont une portée sur les conditions limites de la surface périodique. C'est pour cela que cette section s'insère ici.

• Vérifier que l'unité de longueur utilise pour le maillage est bien celle de FLUENT, au besoin convertissez avec : Grid/scale…

Ensuite, il est nécessaire de "périodiser" le maillage. Ceci n'est à faire qu'une seule fois. Cette opération ne peut se faire que par ligne de commande et non a l'aide des menus.

• Taper ↵ et les menus en ligne de commande apparaissent

• Aller dans Grid : g ↵

Aller dans modify-zones : mz ↵

• Ici vous pouvez lister les zones avec list-zones : lz ↵ . Ceci permet de repérer les numéros des 2 zones périodiques.

• Taper make-periodic : mp ↵

• Deux numéros de zone vous sont alors demandes. Entrez successivement(l'ordre importe peu) les numéros des zones périodiques et acceptez toutes les réponses par défaut aux questions posées.

Nota : Pour rendre une surface périodique, le nombre de mailles des deux zones doivent être rigoureusement identique et leurs coordonnées doivent correspondre par rotation à la tolérance près. Cette tolérance est ajustable dans matching-tolerance : mt ↵

Il est ensuite nécessaire de définir les conditions de périodicité, dans : Define/Periodic Conditions.

Sélectionnez :

• Specify pressure gradient

• Pressure gradient = 0

• Upstream bulk temperature = 300K

• Vérifiez que l'axe de rotation est en accord avec le maillage.

4.2.3 Sortie des profils

Une fois que le calcul roue isolée a convergé, nous avons besoin de produire les profils de vitesse, température statique, k et ε à partir d'une surface correspondant à l'entrée du domaine de calcul du stator. Ce profil est de type radial.

FLUENT permet de sortir automatiquement ces profils. Néanmoins il est impossible de faire ainsi car la surface que nous allons créer par intersection du domaine de calcul avec un plan défini en iso-"coordonnée axiale" est trop différente de la surface d'entrée du stator. L'interpolation que FLUENT tente alors de faire, n'est pas bonne.

• Création de la surface équivalente entrée stator rd-in :

Surface entrée stator créé dans calcul rotor

Surface entrée stator dans calcul stator

Pour créer la surface, allons dans le menu : Surface/Isosurface

• Surface of constant : Grid

• X-coordinate ou axial coordinate

• Iso-values = coordonnée axiale de l'entrée stator

• Donner un nom a la nouvelle surface e.g. rd-in puis Create

• Vérifier dans Display/Grid que la surface est bien positionnée (ici en jaune).

• Création des surfaces de profil :

A partir de la surface rd-in, nous allons créer une 20aines de sous-surfaces sur lesquelles FLUENT moyennera les grandeurs nécessaires pour produire les profils. Il est à noter que cette tache est assez rébarbative. La fonctionnalité Surface/Iso-Clip permet de créer des surfaces définies par une surface de référence et deux courbes iso-"valeur" qui s'appuies sur cette surface de référence. Nous allons donc créer des surfaces comprises pour chacune entre deux iso-radial coordinate qui s'appuient sur rd-in.

• Aller dans Surface/Iso-Clip, et sélectionner :

Ø Clip To Value Of : Grid…

Ø Radial Coordinate

Ø Clip Surface : rd-in

Ø Compute : Donne les rayons min et max associés à rd-in. Ceci permet de calculer le ∆r et donne le rayon min de la première surface.

Ø Calculer pour chaque surface le rayon min et max. Reporter les valeurs dans les champs correspondants.

Ø Clip

• Relevé des valeurs moyennes

• Dans Report/Surface Integrals :

Ø Option : Mass-Average (moyenne pondérée par la masse)

- Field Variable : Choisir Static Temperature, k, ε, Axial-Velocity, Radial-Velocity ou Tangential-Velocity

Ø Surfaces : Sélectionner une des surfaces de rd-in.

Ø Compute, et noter la valeur dans un fichier

• Une foi toutes les valeurs calculées et notées, il faut créer un fichier de profil (.prof). On peut utiliser une "moulinette" fortran (≈ 50 lignes) ou un script qui prend en entrée les fichiers de valeurs et sort le fichier de profil.

Notons que le temps nécessaire à créer un profil peut être fortement réduit si on utilise un script qui édite les commandes FLUENT. Les sorties numériques de FLUENT nécessitent un post traitement qui peut lui aussi être effectué par un script.

Le fichier profil de type radial doit se présenter sous la forme suivante avec le nombre de points souhaités (10 à 20):

((rd-in radial 2)

(r

.05034033333333333333

.05604099999999999999)

(axial-velocity

14.552691

21.961277)

(radial-velocity

0.50404137

0.91474193)

(tangential-velocity

20.43306

20.010805)

(static-temperature

300.90012

300.87405)

(k

94.775597

107.30978)

(epsilon

90585.586

77016.016)

)

4.2.4 Calcul redresseur

Définition Zone (nom) Type

Zone fluide Int_rd-flu Interior

Zone fluide

(repère relatif)

Rd-flu Fluid

Carter Rd-ca Wall

Carter moteur Rd-mo Wall

Intrados Rd-int Wall

Extrados Rd-ext Wall

Entrée rotor Rd-in Velocity-inlet

Sortie rotor Rd-out Pressure-outlet

Surface périodique Rd-p1 Periodic

(Rotational)

• Zone fluide repère relatif rd-flu :

On spécifie ici le mouvement de la zone fluide :

• Origine du repère = (0,0,0)

• Direction de l'axe de rotation : Cohérent avec Define/Periodic conditions

• Type de mouvement : Stationnary

• Carter rd-ca, carter moteur rd-mo, intrados rd-int et extrados rd-ext :

• Conditions thermiques : Heat flux

• Les parois étant considérées comme adiabatiques :

Ø Heat flux = 0

Ø Wall thickness = 0

Ø Heat generation rate = 0

• Laisser les valeurs par défaut dans : Material name & Wall roughness i.e. Roughness height = 0, Roughness Constant = 0.5

• Entree stator rd-in :

Il faut au préalable charger le fichier de profil via File/Read/Profil… ou Define/Profil… Une fois le cas sauvegardé, le profil sera conservé.

• Velocity Specification Method : Components

• Reference Frame : Absolute

• Coordinate System : Cylindrical (ou cartésien si le profil de vitesse est tel)

Ø Axial-Velocity : Profil de vitesse en axiale

Ø Radial-Velocity : Profil de vitesse radiale

Ø Tangential-Velocity : Profil de vitesse tangentielle

Ø Temperature : Profil de température

• Turbulence Specification Method : k and Epsilon

Ø Turbulent Kinetic Energy : Profil de k

Ø Turbulent Dissipation Rate : Profil de ε

• Sortie stator rd-out :

• Gauge pressure : ajuster pour cette pression statique pour retrouver la pression totale moyenne relevée sur la surface rd-in du calcul rotor, Constant

• Cocher Radial Equilibrium Pressure Distribution

• Backflow Total Temperature : Température standard i.e. 288K

• Turbulence Specification Method : Intensity and hydraulic diameter

Ø Backflow turbulence intensity : 10%

Ø Hydraulic diameter : Diamètre ventilateur

• Surface périodique rm-p1 :

• Cocher : Rotational

4.3 Conditions initiales

4.3.1 Calcul roue isolée

• Compute From : Rien ou rd-in. Dans ce dernier cas vérifier quand même les valeurs des vitesses et de la turbulence.

• Reference Frame : Absolute

• Initial Values :

Ø Gauge Pressure : Pression standard i.e. 1013hPa

Ø ?-Velocity : Vitesse débitante dans la direction axiale, 0 dans les autres directions

Ø Temperature : Température standard i.e. 288K

Ø Turbulent Kinetic Energy : 10 à 100

Ø Turbulence Dissipation Rate : 5.104 à 105

• Apply, Init

On peut aussi initialiser avec les champs d’un calcul précédent. On gagne du temps en convergence.

4.3.2 Calcul redresseur

• Compute From : Rien ou rd-in. Dans ce dernier cas vérifier quand même les valeurs des vitesses et de la turbulence.

• Reference Frame : Absolute

• Initial Values :

Ø Gauge Pressure : Pression statique moyenne de rd-in dans le calcul rotor

Ø ?-Velocity : Vitesse moyenne dans la direction axiale relevée sur rd-in dans le calcul rotor, 0 dans les autres directions

Ø Temperature : Température statique moyenne de rd-in dans le calcul rotor

Ø Turbulent Kinetic Energy : 10 à 100

Ø Turbulence Dissipation Rate : 5.104 à 105

Ø Apply, Init

Note : Il existe d'autres façons d'initialiser ce calcul. Nous avons pu néanmoins remarquer que le calcul divergeait dès les premières itérations, lorsque k et ε sont initialisés avec une trop grande valeur.

On peut aussi initialiser avec les champs d’un calcul précédent (à iso maillage). On gagne du temps en convergence.

4.4 Monitoring et tunning

4.4.1 Calcul roue isolée

Sur les sections d’entrée et aval rotor :

Surveiller et s'assurer de la stabilisation

• du débit

• de la pression total

• du nombre de Mach

• Tunning sur les conditions limites

En premier lieu il s'agit d'obtenir le débit souhaite en entrée, on fera pour cela des corrections sur la vitesse débitante en entrée.

Il faut ensuite corriger la pression de sortie pour obtenir la pression statique souhaitée en entrée (1013hPa).

Note : Lorsque l'on ajuste la valeur d'une condition limite, la pression peut osciller fortement avant de se stabiliser. Pour limiter l'amplitude des oscillations, on pourra abaisser la sous-relaxation de la pression (jusqu'à 0.1). Define/solution/Controls…

4.4.2 Calcul redresseur

Sur les sections v et w :

Surveiller et s'assurer de la stabilisation

• du débit

• de la pression totale. S'assurer en plus que les pressions totales dans le plan de raccord du calcul rotor et stator sont égales.

• du nombre de Mach

4.4.3 Convergence

Lorsque des problèmes de convergence surviennent, on pourra essayer de les résoudre avec le moyens suivants.

• Augmenter la vitesse de rotation du rotor progressivement

• Lorsque des effets de compressibilité peuvent se faire ressentir abaisser la sous relaxation sur la pression à 0.1. Define/solution/

5 Dépouillement Pour le dépouillement, on doit établir :

• Le rendement η global

• La répartition de flux ρU/ρ0 pour les sections d'entrée et de sortie, ainsi que pour les sections u, v, w.

• Pour les sections u, v, w

Ø Valeurs moyennes de Pression totale

Ø Débit

Ø Rendement étagé isolé

Ø Angle d'attaque relatif moyenné en azimutal

Ø Angle d'attaque absolu

Ø Le profil de Pression total

Ci dessous un exemple de profils de pression totale relevés dans différentes sections. Les sections 1 et 4 s’étendent de –0.5h à h tandis que les autres sections ne s’étendent que de 0h à h. H étant la hauteur de veine entre les pales.

Presion Totale (Pa)

101500

102000

102500

103000

103500

-0,5h -0,4h -0,3h -0,2h -0,1h 0,1 h 0,2 h 0,3 h 0.4 h 0,5 h 0,6 h 0,7 h 0,8 h 0,9h h

Pt

Section 1

rd-in-r

rd-in-s

Section 3

Section 4

5.1 Création des surfaces de contrôle

Ces surfaces vont être utiles pour calculer les rendements, les taux de compression etc.…

Il faut donc créer deux paires de surfaces, une pour chaque calcul. Le dessin permet de visualiser ces plans.

• Pour créer ces plans, on opère comme on l'a fait pour sortir les profils. Lorsque les coordonnées axiales du plan sont calculées opérer de la même manière qu'à la section Création de la surface équivalente entrée stator rd-in.

5.2 Dépouillement des mesures

5.2.1 Calcul du rendement

Avec U vitesse d'entraînement i.e. rω et Vθn vitesse tangentielle du fluide dans le plan n. Afin d'évaluer la fonction Hreel, nous devons créer une Custom field function, que nous moyennerons dans les plans u et v.

• Création d'une Custom field function :

• Dans Define/Custom Field Function :

Ø Entrer la formule à l'aide de la "très pratique" calculatrice. Pour notre cas cela donne pour une vitesse de rotation de 11500 tr/min :

3 mm 3-5 mm

u v w

12 12

1

1

31 1

θθ

γγ

η

VUVUH

PP

CpTH

HH

reel

isen

reel

isenc

−=∆

−

=∆

∆∆=

−

radial-coordinate * 1024.24 * tangential-velocity ou bien la formule équivalente mais dont l’expression a l’avantage de ne pas faire apparaître la vitesse de rotation : tangential-velocity * (tangential-velocity – rel-tangential-velocity)

Ø Define, puis, Manage

Ø On atteint alors la fenêtre Custom Field qui va permettre de sauver la fonction, et de la charger lors d'une utilisation pour un autre cas (Define/Custom Field Function/Manage).

Dès lors, on peut moyenner cette fonction sur une surface dans Report/Surface Integrals, où la fonction définie est accessible via Field Variable : Custom Field Function, nom-fonction