Exemple d'analyse CFD interne incluant des assemblages

Dans ce second exercice de CFD interne, le modèle est modifié pour inclure les radiateurs ainsi que les diffuseurs et les extracteurs d'aération utilisés dans le premier tutoriel. D'autres fonctions avancées des calculs CFD sont détaillées. Vous allez apprendre à :

•	Créer un composant représentant un radiateur à température constante, convertir un composant en un assemblage, définir les conditions limites CFD d'un assemblage et ajouter l'assemblage à librairie des assemblages.

Les assemblages consistent à plusieurs blocs composant combinés et sont utilisés pour créer des conditions aux limites à l'intérieur ou à l'extérieur des blocs bâtiment. Ils peuvent être utilisés pour créer du mobilier, des équipements de chauffage, des diffuseurs de flux d'air, etc.

Dans cet exercice l'assemblage radiateur va être créé d'un seul bloc composant, il peut être dessiné en utilisant l'extrusion rectangulaire.

3.	Maintenant pour créer le composant radiateur avec une longueur de 1 m et une épaisseur de 60 mm pour représenter un panneau de convection unique, tapez 1 0,06. Le bloc composant va apparaître dans les dimensions spécifiées. Vous pouvez également définir les dimensions de manière traditionnelle.

Pour convertir ce bloc composant en un assemblage et l'ajouter à la librairie :

1.	Tout d'abord sélectionnez le bloc composant et ensuite cliquez sur l'outil Ajouter à la librairie d'assemblage. Le bloc composant sélectionné apparaîtra en files de fer et le panneau Ajouter l'assemblage à la librairie s'affiche dans le coin inférieur gauche de l'écran.

2.	Choisissez le mode de création d'assemblage sur Effacer parce que le bloc composant original n'est plus utile après la conversion, vous devez rentrer le nom du radiateur dans le champs nom.

L'étape suivante est de sélectionnée un plan d'attache pour l'assemblage, c'est la surface de l'assemblage qui sera utilisée pour attacher l'assemblage à la surface d'un modèle durant le processus de positionnement des assemblages. Dans notre cas, la base (le bas) de la surface du radiateur doit être sélectionnée comme plan d'attache. Pour sélectionner le plan d'attache, déplacez le curseur au dessus de l'assemblage du radiateur et en faisant cela chaque surface de l'assemblage va être en surbrillance jaune, déplacez le curseur jusqu'à la base de la surface et cliquez sur la souris quand elle est en surbrillance. L'assemblage sera alors automatiquement ajouté à la librairie d'assemblage et parce que le mode de création est paramétré sur Effacer, le composant original sera effacé.

Les assemblages à l'intérieur du bâtiment doivent être placés au niveau du bloc (ou au niveau zone). Pour placer un assemblage radiateur cliquez d'abord sur le navigateur de bloc pour vous déplacez jusqu'au niveau de bloc.

Pour positionner les assemblages précisément vous devez utilisez des lignes de construction.

Pour cela, faite tournez le modèle pour avoir une vue précise de la face ouest depuis l'intérieur du bloc et cliquez sur l'outil Tracer des lignes de construction.

Pour positionnez les lignes de construction précisément, activez Accroche par incrément sous Accroches de point dans le panneau des Options de dessin. Déplacez le curseur jusqu'au bord de la surface inférieure en bas de la face nord, déplacez le curseur jusqu'à obtenir une accroche à 0,3 m de la face ouest. Cliquez sur la souris pour créer les lignes de construction et déplacez la souris au bord opposé de la face sud, collé à l'axe des Y et cliquez sur la souris une fois que l'accroche de bord est fixée sur le bord opposé pour tracer la ligne de construction.

Cliquez sur l'outil Placer Assemblage et lorsque vous déplacez le curseur dans l'écran, vous verrez qu'une copie de l'assemblage radiateur déjà créé est attaché au curseur et que le panneau de Placement d'assemblage s'affiche dans le coin inférieur gauche de l'écran. Réglez le décalage à 0,1m pour décaler la base du radiateur de 0,1m au dessus du niveau du sol, réglez la largeur à 2 m, la hauteur à 0,6 m et laissez la profondeur à 0,06m. Déplacez le curseur pour accrocher la ligne de construction et cliquez sur la souris pour placer l'origine du radiateur. Une fois que le radiateur a été placé, un rapporteur s'affiche à l'origine de l'assemblage afin de vous permettre de définir une rotation. Faites tourner l'assemblage de radiateur jusqu'à ce qu'il soit parallèle avec le mur le plus proche cliquez sur la souris pour valider la rotation.

Répétez la procédure pour placer à 3 m de là le radiateur adjacent sur le mur Nord.

Nous sommes prêt pour commencer un nouveau calcul CFD donc cliquez sur le navigateur de bâtiment pour vous déplacez jusqu'au niveau bâtiment et cliquez sur l'onglet CFD. Si vous venez juste de terminer le premier exercise CFD, le résultat de l'analyse pour ces calculs sera affiché. Vous devez créer une nouvelle analyse parce que le modèle a changé avec l'ajout des radiateurs. Pour cela, cliquez sur l'icône Gestionnaire d'analyses CFD dans la barre d'outils. Cela affiche la zone de dialogue ci-dessous.

Remarquez que la première analyse 'Aération basique' est signalée comme n'étant pas à jour. C'est parce que le modèle a été édité depuis les derniers calculs.

Cliquez sur le bouton Nouveau pour créer une nouvelle analyse en utilisant le modèle dans son état actuel. La zone de dialogue nouvelle analyse CFD apparaît. Entrez 'Radiateurs et aérations' dans le champ nom et laissez l'espacement par défaut de grille et la tolérance de fusion des lignes de grille à leurs valeurs par défaut. L'espacement par défaut de grille et la tolérance de fusion de ligne sont utilisés dans la génération de la grille CFD. Durant le processus de création d'un jeu de données d'une nouvelle analyse CFD, une grille CFD 3D est automatiquement générée en extrayant les points clés de la géométrie du modèle le long des axes majeurs. Les espaces entre les points clés sont appelés régions de la grille et sont automatiquement divisés en sous-régions en utilisant l'espacement par défaut de grille entrée dans la fenêtre des Options de calcul. La tolérance de fusion des lignes de grille vous permet de fusionner les points clés qui sont très proches afin d'éviter des cellules à ratio d'aspect élevé ce qui peut provoquer des incohérences dans les calculs.

Vous pourrez voir le modèle en mode fils de fer et à cette étape de l'analyse CFD une grille par défaut a été créée prête pour les calculs.

Mais avant de commencer les calculs, nous allons explorer les possibilités d'édition de la grille. D'abord, cliquez sur l'outil d'Edition de la grille CFD. Déplacez le curseur le long de la grille CFD qui s'affiche pour sélectionner une région le long des axes de grille. Les régions de grille sélectionnées sont en surbrillance cyan.

Pour changer d'axe de grille, cliquez sur l'un des autres axes dans l'outil sélecteur d'axe qui s'affiche dans le coin supérieur droit de l'écran CFD. Pour éditer les régions sélectionnées, cliquez avec la souris sur les régions actuellement sélectionnées. La région sélectionnée devient rouge et le panneau d'édition des régions CFD s'affiche dans le coin inférieur gauche de l'écran. Vous pouvez sélectionner Edition de région depuis le menu déroulant Opérations pour changer l'espacement par défaut de la région ou Insérer une région pour en créer une nouvelle et dans le cas d'une région créée précédemment vous pouvez sélectionner Supprimer.

Après avoir éditer la grille par défaut, vous pouvez la ré-initialiser à ses valeurs par défaut en cliquant sur l'outil Réinitialiser la grille CFD. Vous pouvez également obtenir des informations à propos de la grille en cliquant sur l'outil Afficher les statistiques de grille CFD qui va faire apparaître une fenêtre indiquant le nombre de cellules, la mémoire requise, la mémoire disponible et le ratio d'aspect de cellule maximal.

Afin de monitorer la convergence de la solution, il peut être utile de définir quelques moniteurs de cellule au travers du domaine qui va être calculé. Durant le calcul il est ainsi possible d'afficher une courbe des variations de variables dépendantes pour tous les moniteurs de cellule afin de voir si les variables ont atteint une valeur constante au cours du processus de calcul CFD.

2.	Déplacez le curseur le long de l'axe de la grille pour sélectionner le plan dans lequel sélectionner les cellules à contrôler. Vous pouvez changer l'axe de la grille en utilisant l'outil de sélection d'axe de grille.

Une fois que le plan est sélectionné, vous pouvez déplacer le curseur pour sélectionner la cellule voulue dans le plan. L'axe sélectionné par défaut est X, déplacez le curseur le long de l'axe pour sélectionner un plan à environ 1m du diffuseur et ensuite déplacer le curseur le long du plan puis sélectionnez une cellule directement en face du diffuseur.

4.	Le panneau de données des moniteurs de cellule s'affiche dans le coin inférieur gauche de l'écran. Entrez le nom du diffuseur dans le champs de nom du diffuseur de et cliquez sur la case Appliquez les modifications

Lorsque un moniteur de cellule a été ajoutée, un indicateur de cellule s'affiche avec le nom de la cellule.

Vous pouvez sortir de la Définition des moniteurs de cellule CFD en appuyant sur <Echap>.

Pour paramétrer les calculs de données et lancer la simulation CFD, cliquez sur le bouton 'Mettre à jour les données', cela ouvrira la fenêtre des Options de calcul CFD. La partie gauche de la zone de dialogue contient différentes options de calcul. Conservez les options par défaut sauf dans l'entête Affichage des résidus, activez les résidus de vitesse pour les axes X, Y et Z.

Cliquez sur le bouton Démarrer pour lancer les calculs. Attendez jusqu'à ce que les calculs aient complètement convergé, c'est à dire lorsque les résidus ont atteint le minimum spécifié et que l'indicateur 'Fini (convergence atteinte)' apparaisse dans le coin inférieur gauche de la fenêtre. Remarquez que la vitesse affichée pour le moniteur de cellule central par défaut devient constante (graphique du bas).

Dans les coupes de résultat CFD, les vecteurs de vitesse sont affichés sous forme de flèches, leur longueur correspond à l'ampleur de la vitesse avec un facteur d'échelle de vitesse par défaut de 1, une longueur de 1m correspond alors à une ampleur de 1 m/s. La longueur maximale du vecteur de vitesse est la longueur maximale d'un vecteur qui sera affichée pour éviter que l'affichage ne devienne trop confus. Tout vecteur, qui a une ampleur plus élevée que le maximum, sera affiché en transparence pour le distinguer des autres vecteurs.

La valeur minimale et maximale de la variable dépendante sont extraites des valeurs minimum et maximum trouvées dans le domaine et cet interval est ensuite divisé en douze incréments égaux afin de parvenir aux contours de la variable dépendante. Chaque contour peut être édité et désactivé.

Dans ce tutoriel la température maximale sera de 75°C (la température des radiateurs), ce qui est bien au dessus de la température moyenne de l'espace, et en conséquence le contour par défaut sera très différent de la moyenne et l'affichage des résultats ne sera pas très informatif. Afin de compresser les contours pour être dans les températures attendues dans le domaine, DesignBuilder définit automatiquement la température maximum dans un intervalle de température de 24.0°C à 18°C.

Vous pouvez changer manuellement ces valeurs maximales et minimales dans le panneau d'Options d'affichage. Remarquez que vous devez cliquer sur la case à virgule verte Appliquez modifications pour que les attributs d'affichage prennent effet. Remarquez que la température de contour est mise à jour en utilisant les nouveaux écarts de températures.

Vous pouvez revenir aux valeurs minimale et maximale absolues du modèle en utilisant Outils > Réinitialiser l'affichage des variable du menu CFD.

Cliquez sur l'outil Mettre à jour le confort CFD pour réaliser un calcul de confort. Après que les calculs aient été terminés, différentes variables de confort sont accessibles, PMV, PPD, température opérative et température radiante moyenne. Effacez toutes les coupes de l'affichage en utilisant l'outil Effacer toutes les coupes. Désactivez les vecteurs de vitesse et les contours pleins de températures sous l'entête Définition des coupes dans le panneau des Options d'affichage et activez le contour PMV et le contour plein PMV. Cliquez sur la case à virgule verte Appliquez modifications.

Cliquez sur l'outil de sélection de coupe CFD et cliquez sur l'axe Y du sélecteur d'axe de grille CFD. Déplacez le curseur sur le plafond le long de l'axe Y pour déplacer le cadre de sélection de coupe jusqu'à mi chemin entre les faces Nord et Sud et cliquez sur la souris pour ajouter une coupe à l'affichage.

Vous pouvez maintenant changer entre les analyses CFD que vous avez réalisées en utilisant la fenêtre Gestionnaire d'analyse CFD. Sélectionnez l'analyse que vous souhaitez voir et appuyez sur le bouton Ouvrir pour charger les résultats. Chacune des coupes associées à l'analyse s'affichera. Ces deux analyses sont stockées dans un fichier dsb par défaut et ne sont pas effacées lorsque le modèle est modifié.