Modèle de turbulence à tensions de Reynolds et à flux de chaleur algébriques :

Transcription

1 Modèle de trblence à tensons de Reynolds et à flx de chaler algébrqes : Applcaton à l étde de l agrandssement des trappes de désenfmage d tnnel d Frés 13 novembre 007 SFTRF CETU AGEFLUID A. Chabert A. Mos C. Rodrgez, G. Govannell

2 130 m Trappes 1 m 1170 m > 600 m Selon la réglementaton françase 390 m 650 m

3 Travax ( ) menés de à l ntatve d RGC&U et le Mnstère de la Recherche. Collaboraton : LMSNM GP, IM, LCD, CSTB socétés SCETAUROUTE, TECHNOVA et AGEFLUID I. Modèle de trblence HR4 : I.1. Tensons de csallement de Reynolds : Davdson [1990] Correcton des tensons de csallement de Reynolds obtenes avec le modèle de vscosté trblente d premer ordre k-ε par les termes ansotropes ds ax forces de flottablté d modèle algébrqe d second ordre des tensons de Reynolds µ U U t + + k δ ρ x x 3 premer ordre k - ε + ( 1 C3 ) ( G δ G ) k 3 ε C 1 termes ansotropes ds ax forces de flottablté ( ) g g G β + 1 G G kk Prodcton / destrcton de trblence par les forces de flottablté

4 + + β η ξ ε g x U x T k C Basé sr l hypothèse WET : Rchesse (wealth) gan (earnng) temps (tme) On cople ce modèle de tensons de Reynolds à n modèle algébrqe de flx de chaler trblent nclant l effet des forces de possée par l ntermédare de la varance de températre I.. Flx de chaler trblents : Hanalc et Vasc [1993] Déstratfe Stratfe

5 I.3. Eqatons de transport por la varance de températre et sa dsspaton ( ) D ρε Dt Eqaton de la varance de températre constrte par analoge à l éqaton de l énerge cnétqe de la trblence D D ( ρk ) D Dt ( ) ρ Dt ε k Dffson Prodcton Destrcton D + ρ P ε ( P + C G C ε ) ε + ρ C1ε 3ε ε P P Eqaton de la dsspaton de la varance de températre constrte par analoge à l éqaton de la dsspaton de l énerge cnétqe de la trblence. D D k + ρ P + G ε Introdcton de la novelle échelle de temps ( ρε ) ε ε D + ρ ( C P C ε ) + ρ ( C P C ε ) Dt ε 1ε 4ε 3ε ε k ε U x T x k échelle de temps mécanqe ε échelle de temps thermqe ε

6 I.4. Condtons ax lmtes ax paros Températre de paro Flx de chaler por la présente étde q h w h c ( T T ) ext Los de paro classqes por U,: lo logrthmqe k et ε : éqlbre local, prodctondsspaton et ε : CL constrtes par analoge à k et ε Rayonnement non modélsé dans la présente étde

7 . Etde nmérqe 3D relatve à l élargssement des trappes de désenfmage dans le tnnel d Frés Désenfmage effecté en tlsant 10 trappes de 1 m² L espacement entre dex trappe 130 m Obectfs : Ramener la longer de la zone d extracton sos la lmte de 600 m Utlsaton de grandes trappes de 6 m² Condtons des smlatons : Ar fras PL GAV Incende d n pods lord Pssance convectve croît lnéarement sq à 30 MW en 10 mn Désenfmage déclenché après mn. Désenfmage attent son plen régme en mn 30 s. Condtons ax lmtes entrées/sortes mposées par la smlaton 1D Eqlbrage des débts à travers les trappes à températre ambante Condtons ntales : régme de ventlaton santare Implémentaton d modèle HR4 sos PHOENICS Algorthme SIMPLEST por la correcton presson vtesse Schéma Second Order Upwnd 1,65 à, 10 6 malles 1 here de calcl por 1 s de temps réel Temps de calcl HR4 0 % pls élevé qe k-ε

8 .1 Prncpax résltats à t 15 mn Scénaro 1 : pas d errer de détecton sr la localsaton de l ncende Côté France 10 pettes trappes 617,5 m 68,5 m 780 m Côté Itale Opacté Etende de la nappe chade : 510 m 648 C 45 C 16 C 6 grandes trappes Etende de la nappe chade : 390 m 655 C 500 C 1 C 4 grandes trappes 685 C 596 C 4 C Etende de la nappe chade : 315 m nombre de trappes stratfcaton nombre de trappes stratfcaton

9 Scénaro : errer de détecton zone d extracton décalée vers l Itale Côté France 10 pettes trappes 650 m 780 m 910 m Côté Itale Etende de la nappe chade : 650 m 650 C 107 C 64 C 6 grandes trappes Opacté Etende de la nappe chade : 465 m 19 C 106 C 51 C 4 grandes trappes 170 C 85 C Etende de la nappe chade : 340 m nombre de trappes stratfcaton

10 Scénaro : zone d extracton décalée vers la France Côté France 10 pettes trappes Côté Itale Opacté 6 trappes Etende de la nappe chade : 470 m 4 trappes Etende de la nappe chade : 390 m Etende de la nappe chade : 80 m

11 . Conclson Le systèmes à 4 grandes trappes condt généralement à ne déstratfcaton de l écolement par rapport a système actel composé de 10 pettes trappes. Cependant ce problème est contrebalancé par la rédcton mportante de la zone enfmée. z (m) Profls de flx vertcal de chaler trblent calclés à 100 ( ), 165 ( ) et 60 m ( ) d PL en fe. La dffson vertcale de la trblence q agmente avec l abscsse tradt la déstratfcaton de l écolement qand on s élogne d foyer. Ce phénomène ne pet pas être décrt avec n modèle de trblence d premer ordre. w