Et si l avenir de votre CFD passait par OPEN FOAM?

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2 Et si l avenir de votre CFD passait par OPEN FOAM?

3 OPEN FOAM solution d avenir? Pour qu Open FOAM soit une solution d avenir pour vos sociétés il faut : Que vous en soyez convaincus dès maintenant Evangélisation Réaliser des tests, validations et benchmarking sur vos problématiques Apporter une réponse aux principaux inconvénients listés précédemment Rappel des principaux inconvénients d Open FOAM : Librairies MPI perfectibles Linux Post processing Peu de référence pour juger de la qualité d Open FOAM Validation / best practice Formation Hotline Sous-traitance

4 Cas d étude sous OPEN FOAM Calcul DDES d un véhicule après scanning Scanning du véhicule Nettoyage du fichier STL Maillage et calcul Conception d un véhicule hybride série Aérodynamique Dimensionnement radiateur Dimensionnement circuit d eau Ventilation compartiment moteur Ventilation batteries Calcul aéro acoustique d un rétroviseur Calcul LES Couplage Open FOAM / ACTRAN

5 Calcul DDES d un véhicule après scanning Objectifs Tester la boucle scanning -> calcul sans reconstruction CAO Estimer le temps nécessaire pour une analyse concurrence Tester la DDES d Open FOAM Scanning du véhicule Utilisation du bras Romer, scanner laser et zone VPS Scanning carrosserie, et soubassement Nettoyage du nuage de point et génération du STL sous polyworks Maillage Calcul et Post Traitement Maillage sous Snappy Hex Mesh Calcul DDES sous Open FOAM Post traitement sous Ensight

6 Calcul DDES d un véhicule après scanning Scanning du véhicule 1 opérateur durant trois jours pour le scanning 4 jours de nettoyage du nuage de points et génération STL

7 Calcul DDES d un véhicule après scanning Maillage sous Snappy Hex Mesh Respect des feature lines Raffinement en fonction de la courbure Boîtes de raffinement de formes complexes

8 Calcul DDES d un véhicule après scanning Calcul OPEN FOAM DDES 70 m/s 20 millions de cellules 2 ème ordre spatial 2 ème ordre temporel MRF sur les roues

9 Validation DDES sur le corps de Ahmed Corps de Ahmed à 25 DDES Spalart Allmaras 40 m/s 9 millions de cellules 2 ème ordre spatial 2 ème ordre temporel Y+ =1 Pas de temps 10-4 s 5000 pas de temps

10 Validation DDES sur le corps de Ahmed Corps de Ahmed à 25

11 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Première Hybride série de compétition, née à Magny-Cours, Première voiture de compétition électrique avec Range extender. Démontrer le savoir des entreprises du PPNMC Etudier, concevoir et produire un démonstrateur technologique en moins de 6 mois. Première voiture de compétition électrique avec prolongateur d'autonomie (véhicule d école de pilotage): -Autonomie = 100 kms en conditions de course -Vitesse max = 200 km/h -Poids = 990 kg -Puissance = 90 kw / 167 kw -Couple = 220N.m / 400N.m -3 Batteries Lithium-ion 20 kwh -Range extender = 3 Cyl/ 998 cm3 / trs/min Collaboration entre 6 entreprises de Magny Cours et L ISAT ACE en charge du design, de la performance aérodynamique (autonomie) et de toute la boucle de refroidissement (moteur, chaîne de traction et batteries)

12 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Architecture véhicule Véhicule électrique fonctionnant sur 3 batteries Un moteur électrique sur le train arrière Récupération d énergie à la décélération Moteur thermique muni d une génératrice pour la recharge des batteries Démarrage moteur piloté en fonction de la charge batterie Un circuit de refroidissement thermique Un circuit de refroidissement électrique

13 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Etape 1 : Reverse engineering de véhicules cibles Véhicules d école de Pilotage Véhicules sportif Scanning carrosserie, soubassement, éléments mécaniques Reconstruction CAO Etape 2 : CFD des références Maillage Snappy Hex Mesh Méthodologies ACE pour calculs RANS et DDES Performance aérodynamique (Scx, Scz, centrage ) Performance radia (débit, rejet thermiques )

14 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Etape 3 : Pièces de série en CAO Intégration des élément du commerce (scanning) Moteur, pot, ventilateur, jantes pneus Etape 4 : Design et CAO du Projet Design en tenant compte de l intégration de tous les éléments Esquisse 3 vues -> CAO 3D Paramétrage des critères géométriques Paramétrage des surfaces Bouclage CAO -> CFD -> CAO

15 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Etape 5 : Etudes Aérodynamiques et Thermiques Assurer la performance (200km/h) et l autonomie (100 km) Assurer la tenue de route et la stabilité Assurer le refroidissement du moteur thermique Assurer le refroidissement de la chaîne de traction Assurer le refroidissement des batteries (air) Valider Open FOAM Etape 6 : CAO, Production, Essais de maquette de soufflerie Valider les résultats de calcul Set up aérodynamique Valider des nouvelles procédures de fabrication Intégration de nouvelles technologies (pneus souples ) Intégration de nouveaux moyens de mesure

16 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Etudes Aérodynamiques et Thermiques Plus de 100 calculs RANS réalisés Maillages sous Snappy Hex Mesh Maillages d environ 20M cellules Temps de calcul de 10 à 20 h suivant la physique Calcul sur 20 cœurs Objectifs Objectif de traînée défini par le calcul de temps au tour Objectif de charge défini par le calcul de temps au tour Objectif de température moteur standard Objectif de température de chaîne de traction Objectif de température batteries 6 mois pour la conception et la réalisation

17 Etudes Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Modification des surfaces de carrosserie Simulation des circuits d eau pour dimensionnement des pompes Dimensionnement des radiateurs (thermiques et électriques) prise en compte des débits ventilateurs Thermique compartiment moteur Confort Pilote Principaux Ecueils Delta T faible sur circuit électrique Batteries encapsulées (sécurité) Inertie thermique faible des moteurs électriques Prix de revient des pièces

18 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Corrélation Open FOAM / codes commerciaux Bon respect de l interclassement Ecart SCx faible Ecart SCz infime Ecart en centrage faible Prise en compte de la traînée de refroidissement

19 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Corrélation Open FOAM / codes commerciaux Comparaison entre trois configurations logicielles : Maillage et calcul commercial Maillage commercial et calcul Open FOAM Maillage Snappy Hex Mesh et calcul Open FOAM 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000-0,200 S.Cx S.Cz finesse centrage Com/Com Com/OF OF/OF -0,400-0,600-0,800-1,000

20 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Corrélation Open FOAM / codes commerciaux

21 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Corrélation Open FOAM / codes commerciaux/ Soufflerie Différentes configurations Tapis défilant roues tournantes S.Cx S.Cz 0,54 0,53-0, ,45 0,52-0,5 0,51-0,55 0,5 0,49 0,48 référence OpenFOAM WT -0,6-0,65-0,7 référence OpenFOAM WT 0,47 0,46 0,45 0, ,75-0,8-0,85-0,9

22 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Progression de la performance durant le projet 0,900 0,800 0, , ,700-0,200 0,600 0,500 0,400 0,300 SCx référence Polynomial (SCx) -0,300-0,400-0,500-0,600 SCz Référence Polynomial (SCz) 0,200-0,700 0,100-0,800 0, ,900-1,000

23 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Progression de la performance durant le projet 0, , ,400 3,00 2,50-0,600 2,00-0,800-1,000 Finesse Référence 1,50 Radia droit radia gauche -1,200 Polynomial (Finesse) 1,00-1,400-1,600 0,50-1,800-2,000 0,

24 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Dimensionnement du circuit d eau Propriété pompes Détermination du point d équilibre du circuit (DeltaP/ débit) Optimisation circuit Détermination du débit radiateur Dimensionnement radiateurs Choix du type de faisceau (simple ou double passe) Choix du faisceau (rapport prix / performance) Détermination de la puissance échangée Intégration et choix des ventilateurs

25 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Thermique compartiment moteur Présence d un pack batterie Présence de la chaîne de traction Chaleur échappement Chaleur moteur thermique Divers Confort pilote Positionnement entrée d air moteur Ventilation compartiment moteur

26 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Quelques Résultats CFD

27 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Quelques Résultats CFD

28 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Quelques Résultats réels Autonomie réelle supérieure à 100 km Vitesse de pointe cible dépassée Temps au tour cible amélioré de 3s Pas de soucis de montée en température

29 Conception d un Véhicule Hybride série : NOAO Quelques Résultats réels

30 Calcul Aéro-acoustique d un rétroviseur Présentation Valider la LES sous Open FOAM Mettre en place une méthodologie de couplage Open FOAM / ACTRAN Partenariat avec Tangent Delta (BE acoustique) Cas issu de la biblio Tangent delta Nicolas Merlette 1 rue Adolphe Robert Cosne sur Loire Tel: Cell:

31 Calcul Aéro-acoustique d un rétroviseur Résultats CFD 6 Millions de cellules Hauteur de première maille: 1mm Maillage polyédrique Maillage Snappy Hex Mesh LES avec loi de paroi LES incompressible

32 Calcul Aéro-acoustique d un rétroviseur Résultats CFD Pas de temps pas de temps Smagorinsky Post Processing Ensight Transfert des données vers ACTRAN via Ensight 30 heures de calcul sur 20 cœurs

33 S P L (db ) S P L (db ) S P L (db ) Calcul Aéro-acoustique d un rétroviseur Résultats Acoustiques 140 Point Point E xperiment 80 E xperiment 60 Openfoam-Actran 60 Openfoam-Actran Frequency (Hz ) Frequency (Hz ) 140 Point E xperiment Openfoam-Actran Frequency (Hz )

34 Autres inconvénients? Aero Concept Engineering est en capacité de vous proposer: Sur Site: Du benchmarking sur vos problématiques spécifiques Du développement méthodologique sur vos problématiques spécifiques Le déploiement logiciel et matériel pour la solution Open FOAM De la formation basique personnalisée en français De la formation ciblée et personnalisée en français En interne: Des études à façon sur Open FOAM Du benchmarking sur vos problématiques spécifiques Du développement méthodologique sur vos problématiques spécifiques Du développement de routines ou de partie de code De la Hotline en français

35 Conclusion Open FOAM est une solution parfaitement viable pour la résolution de vos problèmes de mécanique des fluides et de thermique. Le déploiement d Open FOAM peut s avérer compliqué si il est abordé de manière indépendante En s attachant les services d ACE le déploiement d OPEN FOAM est grandement simplifié et la mise en œuvre des premiers calculs est très rapide

36 ACE MENU Merci pour votre attention

37 How to contact us Person to contact Manager and Wind Tunnel Manager Mr Xavier GERGAUD CFD Manager Mr Alexis LAPOUILLE Our address AERO CONCEPT ENGINEERING Technopole du Circuit MAGNY-COURS FRANCE Tel : +33 (0) Fax : +33 (0) GPS : Latitude=46, Longitude=3, Our Website

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