Projets de stages et de travaux de fin d études en Energie et Bâtiments à Cenaero ( )

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1 Projets de stages et de travaux de fin d études en Energie et Bâtiments à Cenaero ( ) Cenaero (http :// est un centre de recherche appliqué dédicacé à la modélisation et la simulation avancée. Situé sur l Aéropôle de Gosselies (Belgique), le centre emploie 50 chercheurs dans le domaine des turbomachines, de l optimisation, des structures et procédés métalliques et composites, du biomédical, de l énergie et des bâtiments ainsi que du calcul haute performance. Cenaero propose aux étudiants ingénieurs ou en master en sciences, possédant des bases solides en analyse numérique et mathématique, de participer aux projets de recherche des différentes équipes de Cenaero, sous forme d un stage ou d un travail de fin d études. Les offres suivantes sont disponibles pour les étudiants des universités belges et européennes. Les étudiants intéressés sont invités à envoyer leur CV et leur lettre de motivation par à l adresse rh@cenaero.be en prenant soin de mentionner la référence du projet. TR-ENB FR : Evaluation holistique et couplage de méthodes CFD et multi-zone en physique du bâtiment TR-ENB FR : Comparaison de différentes approches CFD pour la caractérisation des effets du vent sur un bâtiment isolé et en milieu urbain. TR-ENB FR : Modélisation CFD-OpenFOAM du sillage d une éolienne et de son interaction avec d autres éoliennes. TR-ENB FR : Développement et optimisation de méthodologies CFD pour le dimensionnement mécanique d ouvrages d art exposés au vent TR-ENB FR : Simulation de type CFD d incendie dans des espaces semi-ouverts

2 Titre : Evaluation holistique et couplage de méthodes CFD et multi-zone en physique du bâtiment Dans le cadre de ses activités en Energie et Bâtiments, Cenaero souhaite confronter deux approches de modélisation fondamentale utilisées en physique du bâtiment. Cette confrontation sera effectuée sur une maison pilote pour laquelle nous disposons de données expérimentales. A partir de modèles CFD et multi-zone existants de la maison, l étudiant devra d une part améliorer ces modèles et réaliser d autre part une analyse de sensibilité sur des paramètres liés à la simulation (maillage, conditions limites) et aux conditions physiques. l analyse portera sur des critères tels que la consommation énergétique et les grandeurs d écoulement. Le logiciel multi-zone TRNSYS sera utilisé pour identifier les aspects critiques et il s agira pour ce faire de développer un plan d expériences basé sur l utilisation d outil de construction de modèles approchés, développés par Cenaero. Les paramètres clés seront évalués et analysés de manière plus détaillée dans le modèle CFD. Les deux approches pourront ainsi être confrontées sur des critères liés au coût, au temps de calcul et à la précision, se basant notamment sur le monitoring réalisé dans la maison pilote. Enfin, l objectif sera de mettre en évidence l intérêt de coupler les deux approches dans une optique d utilisation rationnelle des outils. Le candidat devra justifier une bonne connaissance de la mécanique des fluides numérique, des transferts thermiques et être capable d utiliser des outils de génération de CAD et de maillage. sebastien.pecceu@cenaero.be Référence : TR-ENB FR Mise à jour : 6 septembre 2012

3 Titre : Comparaison de différentes approches CFD pour la caractérisation des effets du vent sur un bâtiment isolé et en milieu urbain. Dans le cadre de ses activités en Energie et Bâtiments, Cenaero souhaite confronter différentes approches CFD pour évaluer les effets du vent sur les enveloppes des bâtiments ainsi que les niveaux de vitesse au voisinage de ceux-ci. L étudiant devra d abord identifier des cas de validation potentiels (numériques, expérimentaux, sur base des Eurocodes), suffisamment documentés. Il s agira ensuite de développer et comparer différentes approches CFD en termes de modélisation de la turbulence (LES/RANS/URANS, modèles de fermeture des équations RANS) et d hypothèses physiques (rugosité du sol, intensité de turbulence) dans deux cas distincts : le bâtiment isolé et la zone urbaine. Les simulations seront réalisées avec OpenFOAM et ses outils de maillage. Il s agira de mettre en évidence le niveau de précision de la CFD vis-à-vis d un cas test expérimlental identifié. Enfin, l étudiant concluera en positionnant ses travaux dans la perspective de leur utilisation par des bureaux d études. Le candidat devra justifier une bonne connaissance de la mécanique des fluides numérique et être capable d utiliser des outils de génération de CAD et de maillage. cecile.goffaux@cenaero.be Référence : TR-ENB FR Mise à jour : 6 septembre 2012

4 Titre : Modélisation CFD-OpenFOAM du sillage d une éolienne et de son interaction avec d autres éoliennes. Détenir une modélisation précise des niveaux de vents dans les parcs éoliens est crucial pour l optimisation de l agencement des sites (position et type d éoliennes) ainsi que pour la prédiction de la production d énergie. Les modèles utilisés actuellement, dits «mesoscale», ne permettent pas d obtenir de façon précise les vitesses de vents à proximité des éoliennes. La validité des ces modèles est également critiquée lors de leur utilisation en milieux complexes. Capable de fournir une modélisation plus exacte des écoulements, la CFD est donc considérée comme l outil inévitable pour les futures études de vent. Néanmoins, avant de pouvoir utiliser la CFD à grande échelle, le coût calcul doit être réduit et le gain en précision doit être prouvé. Une solution pour réduire le coût d utilisation de la CFD est d utiliser des codes open source. Dans le cadre de ses activités en Energie et Bâtiments, Cenaero souhaite développer et optimiser des méthodologies CFD pour permettre la modélisation précise des écoulements dans les parcs éoliens. OpenFOAM, déjà utilisé dans de nombreuses applications CFD, est très prometteur et a donc été choisi pour la représentation du sillage éolien. Le but du projet de recherche est de modéliser le sillage d une éolienne et son interaction avec d autres éoliennes. Après une recherche bibliographique poussée, établissant l état de l art de la simulation du sillage éolien, l étudiant choisira deux benchmarks : le premier représentant le sillage d une éolienne seule, le second une interaction entre multiples éoliennes (minimum deux). L étudiant utilisera ensuite OpenFOAM pour modéliser ces deux cas-tests. Se basant sur ses résultats CFD ainsi que sur sa recherche bibliographique, l étudiant conclura sur la manière optimale de représenter un parc éolien : choix des simplifications (disque poreux, lois expérimentales), coût calcul, niveaux de précision des résultats... Le candidat devra justifier une bonne connaissance de la mécanique des fluides numérique et être capable d utiliser des outils de génération de CAD et de maillage. ariane.frere@cenaero.be Référence : TR-ENB FR Mise à jour : 6 septembre 2012

5 Titre : Développement et optimisation de méthodologies CFD pour le dimensionnement mécanique d ouvrages d art exposés au vent Dans le cadre de ses activités en Energie et Bâtiments, Cenaero souhaite développer et optimiser des méthodologies CFD pour permettre le dimensionnement mécanique d ouvrages d art de génie civil exposés au vent et de rendre ses outils exploitables par des bureaux d études. Basé sur des résultats de soufflerie, fournissant les coefficients de pression sur un tablier de pont, le projet consistera à développer et confronter différentes méthodologies CFD en termes de modélisation de la turbulence (RANS/URANS, modèles de fermeture des équations RANS). Sur base d une confrontation simulation/expérience, il s agira de faire le meilleur choix de modèle et de maillage de manière à optimiser le temps et la précision du calcul. Les simulations seront réalisées avec le logiciel libre OpenFOAM et ses outils de maillage associés. L étudiant portera un regard critique sur la validation de ces développements ainsi que sur la pertinence d utiliser les méthodologies développées dans le cadre d un bureau d études. Le candidat devra justifier une bonne connaissance de la mécanique des fluides numérique et être capable d utiliser des outils de génération de CAD et de maillage. cecile.goffaux@cenaero.be Référence : TR-ENB FR Mise à jour : 6 septembre 2012

6 Titre : Simulation de type CFD d incendie dans des espaces semi-ouverts Dans le cadre de ses activités en Energie et Bâtiments, Cenaero souhaite approfondir les méthodologies développées pour la caractérisation de la propagation des incendies dans des bâtiments par l utilisation de la mécanique des fluides numérique. Le projet démarrera par une étude bibliographique des techniques communément utilisées pour la modélisation tri-dimensionnelle des incendies. Il s agira d identifier des cas tests (numériques ou expérimentaux) suffisamment documentés de manière à pouvoir être considérés comme des cas de référence et exploités dans le projet. La partie principale du travail consistera à développer et comparer différentes approches CFD (Fluent,OpenFOAM, FDS) et différents modèles de turbulence (RANS/URANS, modèles de fermeture des équations RANS). D autres phénomènes liés à la définition de la source de feu, la production de fumée (modèles de combustion) ainsi que le transfert de chaleur par rayonnement seront étudiés.l influence du vent dans des configurations semi-ouvertes sera également mis en évidence. Enfin, l étudiant concluera en positionnant ses travaux dans la perspective de leur utilisation par des bureaux d études. Le candidat devra justifier une bonne connaissance de la mécanique des fluides numérique, des transferts thermiques et être capable d utiliser des outils de génération de CAD et de maillage. cecile.goffaux@cenaero.be Référence : TR-ENB FR Mise à jour : 6 septembre 2012