mecanique des fluides et simulations …y-plus.fr/mnmf/suggestions_sujets_mini-projets.pdf ·...
TRANSCRIPT
MECANIQUE DES FLUIDES ET SIMULATIONS NUMERIQUES
Liste des sujets de mini-projets
TP CFD - Renan HILBERT 2/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 3/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 4/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 5/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 6/17
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/
TP CFD - Renan HILBERT 7/17
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.
TP CFD - Renan HILBERT 8/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 9/17
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_/
TP CFD - Renan HILBERT 10/17
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.
TP CFD - Renan HILBERT 11/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 12/17
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/
TP CFD - Renan HILBERT 13/17
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.
TP CFD - Renan HILBERT 14/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 15/17
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.
TP CFD - Renan HILBERT 16/17
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
TP CFD - Renan HILBERT 17/17
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.