Simulation des échanges de chaleur dans un tube star ccm+

Pages: 5 (1076 mots) Publié le: 9 octobre 2013
2013

TD 1 : Simulation des échanges de chaleur dans un tube

23/09/2013

Table des matières

1. 2.

Définition du problème ................................................................................................................... 2 Préparation de la simulation ........................................................................................................... 3 2.1.2.2. 2.3. 2.4. Continuum ............................................................................................................................... 3 Conditions aux limites ............................................................................................................. 3 Création du maillage............................................................................................................... 3 Premières simulations ............................................................................................................. 4

3.

Exploitation des résultats ................................................................................................................ 4 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. Calcul du Reynolds deMaille................................................................................................... 4 Vitesse maximum et profil de vitesse ..................................................................................... 5 Longueur d’établissement ....................................................................................................... 6 Coefficient d’échange.............................................................................................................. 7

4.

Périodicité de l’écoulement ............................................................................................................ 8

1. Définition du problème
Le but de ce TP est de déterminer le coefficient d’échange d’un fluide dans un tube. On va utiliser le logiciel StarCCM+ pour simuler un écoulement. Nous allons en suitecomparer les résultats obtenus par la simulation avec les corrélations empiriques. Les données de notre problème sont les suivantes :    Diamètre ������ = 0,1 ������ Longueur ������ = 30 × ������ = 3 ������ Reynolds ������������ = 350

Grâce aux symétries du domaine, on peut se ramener à un quart de cercle.

Figure 1 : géométrie du modèle

2. Préparation de la simulation
2.1. ContinuumOn crée un continuum contenant la physique du problème. Ici, nous nous intéressons à un écoulement d’eau.

2.2. Conditions aux limites
Après avoir créé une région, nous pouvons appliquer les conditions limites sur toutes les parois :

  

Sur les parois droites des conditions de symétrie Sur la paroi extérieur une condition de mur A l’entrée du tube, une vitesse d’entrée en fonction duReynolds ������������ = ������ ������ ������������ ������ 350 × 1,007.10−6 ⟺ ������ = = = 0,0035245 ������/������ ������ ������ 0,1

On prend comme viscosité celle de l’eau à 20°C. Nous avons modifié les paramètres par défaut de l’eau pour obtenir cette viscosité (������ = 103 ������������/������3 et ������ = 1,007.10 ������������. ������)  A la sortie du tube, une sortie sur pression

2.3.Création du maillage
Nous créons un Maillage volumique avec des éléments tétraédriques de différentes tailles : 0,05 Taille de la maille (m) 0,025 0,005

Figure 2 : différence de taille de maillage

Plus le maillage est fin, plus le temps de calcul est long car il y a plus de points.

2.4. Premières simulations
Après avoir effectué les premières simulations, nous avons pu avoir des imagesreprésentant le profil de vitesse dans un quart de tube.

Figure 3 : résultat d'une simulation

3. Exploitation des résultats
3.1. Calcul du Reynolds de Maille
On calcule le Reynolds de maille
TAILLE DE LA MAILLE ������������ DE MAILLE 0,1 350 0,05 175 0,01 35

Plus le Reynolds de maille est faible, plus la solution est précise car il varie de même façon que la taille de la maille....
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