Lionel Meister - IUSTI UMR

Transcription

1 Tutoriel Star- CCM+ U#lisa#on de l ou#l 3D- CAD appliqué à un cyclone

2 Objec#fs du tutoriel Dans ce tutoriel, nous allons :. Créer une CAO depuis le début. U#liser des grandeurs paramétrables dans une CAO 3. Relancer un calcul en changeant les valeur de grandeurs paramétrables Les fichiers u#les au tutoriel sont dans le répertoire CAD. Les sauvegardes sont les fichiers sauvegarde_cadxxx.sim :. sauvegarde : après CAO terminée (page 36). sauvegarde : après maillage du domaine de calcul (page 4) 3. sauvegarde 3 : avant calcul (page 49) 4. sauvegarde 4 : après calcul et post- traitement (page 56) 5. sauvegarde 5 : avant reprise du calcul (page 59)

3 Créa#on de la simula#on. New simula#on. Op#on Serial 3. OK 3 3

4 3. Clic droit sur Geometry > 3D- CAD Models et New. L ou#l de CAO 3D- CAD s ouvre 3. Les plans de base pour les dessins d esquisse sont dans Features 4

5 . Renommer le modèle Cyclone. Clic droit sur Features > YZ puis Create Sketch pour dessiner dans le plan YZ 5

6 3. Les ou#ls de dessin géométrique D sont disponibles ici. Les op#ons d affichage sont ici 3. Cliquer sur View Normal to Sketch Plane pour se meere en vue du plan YZ 6

7 3 Par défaut, la grille de dessin est magné#que et donc il est pra#que de choisir un espacement de grille correspondant à ce que l on dessine :. Cliquer sur Set sketch grid spacing. Choisir 0.05m dans Grid spacing 3. OK 7

8 Plan du cyclone 8

9 4 3 Lionel 4 Meister - IUSTI UMR Cliquer sur Create line. Cliquer pour définir un premier point et déplacer le pointeur sur la gauche 3. Les coordonnées des points d arrivée et de départ et la longueur sont mis à jour avec le déplacement 4. Cliquer sur le deuxième point quand la longueur du segment est 0.075m 9

10 3 Con#nuer le processus de créa#on de la ligne mul#ple pour avoir les longueurs du schéma :. un point vers le haut avec une longueur de ligne de 0.m. un point vers la gauche avec une longueur de ligne de 0.m 3. un point vers le bas avec une longueur de ligne de 0.5m 0

11 . Clic droit sur la ligne et Apply Horizontal Constraint. Clic gauche + <Ctrl> sur les deux lignes puis Clic droit et Apply Parallel Constraint Ces contraintes permeeent de fixer des rela#ons absolues et/ou entre les différentes en#tés d un dessin (noter que les icônes de contraintes sont visibles à côté des en#tés)

12 . Clic droit sur la ligne et Apply Ver#cal Constraint. Clic gauche + <Ctrl> sur les deux lignes puis Clic droit et Apply Parallel Constraint

13 . Clic droit sur la ligne et Apply Length Dimension. Rentrer 0.075m comme longueur C est ce qu on a déjà fait au tout début avec les longueurs juste en cliquant les points, mais vous aurez vu les deux approches J 3

14 Recommencer pour la longueur avec toutes les lignes 4

15 Terminer le profil du cyclone :. Tracer une ligne de longueur 0.7m. Tracer une ligne de longueur 0.05m 3. Tracer une ligne pour fermer le contour 4 4. Imposer une contrainte ver#cale sur la grande 3 ligne 5. Imposer une longeur de 0.05 pour la pe#te 5 5

16 On va maintenant tracer l axe de révolu#on du profil. Tracer une ligne ver#cale (longueur sans importance). Clic droit sur ceee ligne et Set As Construc#on : la ligne est maintenant un axe 6

17 Pour s assurer que la grande ligne ver#cale est bien sur l axe de révolu#on :. Clic gauche + <Ctrl> sur les deux lignes. Clic droit et Apply Colinear Constraint 7

18 . L écran devrait ressembler à ça. Clic sur OK pour sor#r du mode d édi#on de profils. 8

19 3 4. Renommer le sketch en profil. Clic droit et Create Revolve 3. Choisir 360 deg pour la valeur de l angle de révolu#on 4. OK 9

20 . On ob#ent notre volume complet. Renommer le corps en fluide 0

21 On va maintenant créer le cylindre qui amène le fluide vers la sor#e du cyclone :. Clic droit sur le disque à l intérieur du «trou» dans le haut du cyclone et Create Sketch : cela permet de créer un profil dans le plan de ceee en#té

22 3. Clic sur View normal to sketch plane pour s aligner. On ne voit qu un disque gris uniforme : on ne discerne pas les bords de la géometrie donc : 3. Clic sur Make Scene Transparent

23 . Clic sur Create circle. Cliquer au centre de la géometrie puis entre les deux bords du cylindre (contours gris foncés) 3

24 3. Sélec#onner le cercle. Rentrer son rayon : 0.07m 3. OK 4

25 3. Clic droit sur le profil qui vient d être créé et Create Extrude. Choisir 0.45m comme distance d extrusion 3. OK 5

26 On va maintenant créer le canal d entrée du fluide à sec#on rectangulaire dans le cyclone :. Clic droit sur le plan YZ et Create Sketch. Clic sur View normal to sketch plane pour s aligner 6

27 4 3. Clic sur Create rectangle. Clic sur le point supérieur gauche et sans relâcher déplacer la souris vers le bas et la droite jusqu à obtenir 0.05m pour length et 0.5m pour width dans les propriétés du rectangle 3. Clic pour achever le rectangle 4. OK 7

28 3. Clic droit sur le profil qui vient d être créé et Create Extrude. Choisir 0.35m comme distance d extrusion 3. OK 8

29 Le cyclone devrait ressembler à ça. 9

30 On voudrait paramétrer globalement la longueur du cylindre de sor#e par rapport au cyclone. L idée est de pouvoir Lionel Meister modifier un - paramètre IUSTI pour UMR refaire 7343 tourner toute la chaîne de simula#on qui suit sans tout redéfinir (maillage, simula#on, post- traitement).. Clic droit sur profil et Edit 30

31 3 4. Clic sur la ligne de 0.m (aeen#on à ne pas sélec#onner la contrainte) et Edit Dimension. Cocher Expose Parameter 3. Donner le nom profondeur au paramètre 4. OK 3

32 . Clic droit sur le point supérieur droit (aeen#on à ne cliquer que le point) et Apply Fixa#on Constraint : cela va nous permeere de fixer la hauteur totale du cyclone. 3

33 3. Sélec#onner le point que l on vient de fixer. En tenant <Ctrl> enfoncé, sélec#onner le point complètement inférieur droit : les deux points sont maintenant sélec#onnés 3. Clic droit sur un des deux points et Apply Ver#cal Distance 4. Rentrer 0.9 m comme dimension 5. OK

34 On devrait avoir ce type d écran J. OK pour quieer le mode d édi#on de profils 34

35 . Clic droit sur la face d entrée et Rename : renommer en entree. Clic droit sur la face de sor#e et Rename : renommer en sor#e 35

36 On devrait avoir ce type d écran J. Close 3D- CAD pour quieer la CAO sauvegarde 36

37 Créa#on du domaine. Clic droit sur Geometry > 3D- CAD Models > Cyclone et New Geometry Part. Cela crée Geometry > Parts > fluide : vérifier qu on voit bien les différentes surfaces créées dans la CAO 37

38 Créa#on du domaine 3. Clic droit sur Geometry > Parts > fluide et Assign Parts to Regions. Create Regions et Close 3. Regions > fluide > Boundaries : nos condi#ons limites sont bien créées pour notre domaine 38

39 Créa#on du domaine. Pour visualiser la géométrie du domaine, clic droit sur Scenes et New Scene > Geometry. On ob#ent ceee scène graphique 39

40 Maillage du domaine 3 4. Clic droit sur Con#nua et New > Mesh Con#nuum. Clic droit sur Con#nua > Mesh > Models et Select Meshing Models 3. Sélec#onner Surface Remesher et Polyhedral Mesher 4. Close 40

41 Maillage du domaine 3 3. Dans Con#nua > Mesh > Reference Values sélec#onner Base Size et choisir 0.0 m. Lancer le maillage avec Generate Volume Mesh 3. Quand le maillage est fini, regarder dans Representa#ons > Volume Mesh le nombre de mailles (ici 33393) 4

42 Visualisa#on du maillage. Clic droit sur Scenes et New Scene > Mesh. On ob#ent la visualisa#on du maillage sauvegarde 4

43 Défini#on des modèles physiques Lionel Meister - IUSTI UMR Clic droit sur Con#nua > Physics et Select models. Sélec#onner les modèles comme marqué (grâce à Auto- select recommended models, cocher certaines op#ons sélec#onne automa#quement d autres modèles généralement associés) 43

44 Défini#on des condi#ons limites. Sélec#onner Regions > fluide > Boundaries > entree et choisir Velocity Inlet. Sélec#onner Regions > fluide > Boundaries > sor#e et choisir Flow- Split Outlet) 44

45 Défini#on des condi#ons limites. Sélec#onner entree>physics Condi#ons>Turbulence Specifica#on et choisir Intensity + Length Scale. Sélec#onner entree>physics Values>Velocity Magnitude>Constant et rentrer 5 m/s 45

46 Prépara#on de la visualisa#on pendant le calcul. Clic droit sur Scenes et New Scene > Scalar. Avec la nouvelle scène scalaire ac#ve, clic droit sur Derived Parts et New Part > Sec#on > Plane 46

47 Prépara#on de la visualisa#on pendant le calcul Dans l u#litaire de créa#on de plans :. Cliquer sur Y pour faire un coupe dans le plan Y. Cocher Exis#ng Displayer 3. Sélec#onner Scalar 4. Create puis Close

48 Prépara#on de la visualisa#on pendant le calcul. Clic droit sur la barre de légende et choisir Velocity > k pour afficher la composante en z de la vitesse 48

49 Prépara#on de la visualisa#on pendant le calcul 3 Dans l onglet scene/plot de la nouvelle scène scalaire. Sélec#onner Scalar. Choisir Smooth filled dans le style des contours Sélec#onner Outline 4. Cocher Surface pour faire apparaître l ensemble des murs du cyclone 5. Descendre la valeur de Opacity à 0. pour rendre ces surfaces transparentes sauvegarde 3 49

50 Lancement de la simula#on 3. Lancer le calcul avec l icône Run. Les résidus sont tracés pendant le calcul mais on peut également regarder la scène scalaire en cliquant sur l onglet Scalar Scene 3. La simula#on va faire 000 itéra#ons 3 50

51 Post- traitement : lignes de courant. Clic droit sur Scenes et New Scene > Geometry. Clic droit sur Derived Parts et New Part > Streamline 5

52 Post- traitement : lignes de courant Choisir entree dans Seed Parts. Laisser New Streamline Displayer 3. Create puis Close 4. Dans l onglet scene/plot, sélec#onner Geometry 5. Cocher Surface et descendre l opacité à 0.3 5

53 Post- traitement : lignes de courant Lionel Meister - IUSTI 3 UMR Sélec#onner Streamline Stream. Choisir Ribbons comme mode d affichage 3. Clic droit sur l échelle de couleurs 4. Sélec#onner Velocity > k pour colorer les lignes de courant par la valeur de la composante en Z du vecteur vitesse 53

54 Post- traitement : lignes de courant 3. Comme les lignes de courant ne sont pas visibles depuis l entrée jusqu à la sor#e. Aller dans Derived Parts > streamline > nd Order integrator 3. Indiquer 5.0 comme Maximum Propaga#on 54

55 Post- traitement : lignes de courant 3. Dans l onglet scene/plot sélec#onner Anima#ons et Tracers. Dans Streamline Sezngs, choisir 0.0 pour head size 3. Cliquer sur Play/pause anima#ons pour lancer l anima#on et Stop pour arrêter 55

56 Post- traitement : lignes de courant. En vue de la suite, fermer la scène pour éviter les recalculs permanents des lignes de courant après chaque nouvelle itéra#on pendant le calcul sauvegarde 4 56

57 Modifica#on du paramètre de design 3 4. Dans Geometry > 3D- CAD Models > Cyclone > Design Parameters changer la valeur de profondeur à 0.35m. Les par#es modifiées apparaissent avec une icône d aver#ssement 3. Clic droit sur Geometry > 3D- CAD Models > Cyclone et Update 4. Clic droit sur Geometry > Parts > fluide et Update 57

58 R lage du domaine 3. Vérifier que le changement de paramètre a bien été pris en compte : clic droit sur une zone neutre de Geometry Scene et Apply Representa#on > Geometry. On devrait obtenir le cyclone avec une longueur de sor#e plus pe#te 3. Clic sur Generate Volume Mesh pour mailler le nouveau domaine 58

59 Lancement de la simula#on 3. On relance le calcul depuis la solu#on obtenue pour l ancienne géométrie, donc on refait 400 itéra#ons : dans Stopping Criteria > Maximum Steps, indiquer 400. Lancer la simula#on avec clic sur Run sauvegarde 5 3. Les résidus devraient avoir ceee allure 59

60 Post- traitement : lignes de courant. Rouvrir la scène dans laquelle on a les lignes de courant et lancer leur anima#on 60