1 Objectif : étudier l écoulement autour d un véhicule type Camion, Pickup ou Truck, et calculer la traînée

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1 Projet: initiation à Gambit et Fluent - Master 1 Le projet peut être réalisé soit individuellement ou en binôme. 1 Objectif : étudier l écoulement autour d un véhicule type Camion, Pickup ou Truck, et calculer la traînée Le contrôle de l énergie dépensée pour mettre et maintenir un objet en mouvement constitue l une des soucies majeures de l industrie mobile, surtout lorsqu il s agit de la réduction d essence d origine fossile, voir par exemples, des travaux relatifs à ces questions et les références y cités : news letter du Fluent et les résultats des recherches avec d applications numériques exposées, à titre d exemple, au séminaire de G3MN-LMNO L écoulement d intérêt est tridimensionnel, mais compte tenu des difficultés associées au temps de calcul et de machines disponibles on propose une version bidimensionnelles. Le véhicule est supposé en mouvement à une vitesse constante, mais compte tenu des difficulté associées à la modélisation dans un repère en mouvement on admettra que le véhicule est fixe et soumis à un vent de vitesse U comme illustré sur la figure 1. L objet est de déterminer la traînée associé à la géométrie choisie et sa variation avec la vitesse U, et analyser comment l intensité et taille des tourbillons influenceront la traînée. 2 La géométrie C est à chaque étudiant/binôme de choisir les détailles de la géométrie en se basant sur un modèle existant d un Camion, pickup ou truck et de la simplifier en s inspirant de la forme illustrée sur la figure ci-dessus. Après avoir effectuer le calcul sur le modèle choisi, l étudiant/binôme fera en suit une modélisation sur le même modèle mais avec une bâche pour couvrir la partie de chargement exposé à l air comme illustré sur la figure 2. L étudiant/binôme, peut s il le souhaite, changer l angle α, en essayant au moins trois valeurs, pour étudier son effet sur la traînée. Une telle tentative serai bien appréciée et valorisée. 1

2 l 1 e U h 1 l 2 h 2 h 3 h s l = l 1 + l 2 + e 3 Type d écoulement Figure 1: Modèle général d un camion, pickup ou truck L écoulement est au préalable supposé turbulent et stationnaire (modèle k ε réalisable), avec U = 60, 80, 100 km/h. Un calcul en régime non-permanent (instationnaire) sera effectué en suite en utilisant les résultats obtenus précédemment en écoulement stationnaire comme conditions initiale; ces dernier résultats sont à sauvegarder par chaque pas/un nombre des pas du temps pour produire un film de simulation comme décrit dans l aide au Fluent. Noter que l on pourrait utiliser l analyse dimensionnelle et similitude pour choisir une maquette de géométrie réduite. 2

3 Une bâche α U h s l 4 Document fournis : Figure 2: Modèle général avec bâche. 1. Lecture 6- Boundary conditions, in Applied Computational Fluid Dynamics, André Bakker. Ce document traite les conditions aux limites dans un environnement d application type Fluent. 2. Lecture 7- Meshing, in Applied Computational Fluid Dynamics, André Bakker. Ce document traite le maillage et souligne l importance de raffinement de maillage dans les zones où le gradient, suivant la normale à la surface, devient assez grand pour y prendre en compte l effet de couche limite. 3. PetitsProjets : Un exemple montrant comment la traînée peut être calculée; y rapportez vous à la section -1.6 où le procédure, relatif à la création d un objet-obstacle pour le 3

4 calcul de traînée, est décrit en posant les conditions aux limites aux frontières de l obstacle (véhicule) sous la forme : Posez les conditions aux limites aux parois de l obstacle. En appuyant sur shift, et simultanément activant le bouton gauche de souris tirez une carrée entourant l objet obstacle; les bords de l obstacle se dessinent par conséquent en rouge. L obstacle a été donc choisi. Posez Name = Obstacle et Type = Wall. Validez en cliquant sur Apply. Vérifiez à la fenêtre de commandes Transcript que le résultat affiché de l opération est de la forme : Command > physics create obstacle btype Wall edge edge... edge... edge... etc... } {{ } les bords constituant l obstacle Created Boundary entity : Obstacle La suite est donnée dans la partie du calcul sous Fluent, page 13, art. 10, etc. 5 Travaux demandés : 1. Réaliser la géométrie du véhicule. L étudiant/binôme pourrait utiliser Gambit ou tout autre logiciel conduisant à un maillage approprié. Tout maillage fait, par exemple, par le logiciel Catia V4 peut être importé vers Gambit. L étudiant est fortement conseillé de s inspirer des travaux pratiques sur machines effectués et le document fournis sur le maillage. 2. Réaliser avec Fluent une simulation 2D, y compris un film, de l écoulement en faisant varier la vitesse U comme indiqué en.3. 6 Rapport de projet : Le rapport prendra la forme d un tutoriel destiné aux étudiants niveau Master 1 contenant toutes les détailles nécessaires pour le ramener à bien. Il doit inclure 1. Une partie littéraire justifiant l intérêt du projet. 2. Une section décrivant la géométrie choisie et le maillage. 3. Analyse, interprétation et discussion des résultats. 4. Conclusions et propositions. 4

5 Le rapport (ainsi que tous les fichiers Gambit/Fluent) est à rendre avant le départ en stage. Dernier délai : la fin d examens du deuxième semestre Un exemple d animation de l un des projets soumis 5