MAILLAGE STRUCTURE AVEC GAMBIT

MAILLAGE STRUCTURE AVEC GAMBIT

Maillage non structuré avec CFX-Mesh

Voulant commencer l’étude des maillages CFX avec un maillage ressemblant à celui de l’essai 8 (pour les valeurs de la taille des éléments et du facteur de grossissement), mais tout en gardant une corde de 0,457m (comme dans [4]), nous avons essayé d’avoir un plus petit élément (a3), égal à 0,00001 *0,457m. Le mailleur CFX-Mesh nous a alors indiqué un problème. Il ne pouvait pas créer d’éléments aussi fins. Si dans le chapitre précédent nous avons choisi d’augmenter la corde pour palier à ce problème, ce qui nous était permis, car les maillages de GAMBIT ne serviront qu’à
la comparaison de modèles, dans cette partie nous n’augmenterons pas la corde, car les maillages CFX serviront à l’étude des phénomènes aéroélastiques où la corde joue un rôle important (voir CHAPITRE 4).

Hypothèses

 La corde du profil

Comme expliqué précédemment nous avons choisi de réaliser des essais avec une corde de 0,457 m. Cela implique donc, puisque le fluide est de l’air à 25^, avec une viscosité dynamique de 1,831 10~5 Pa.s et une masse volumique de 1,185 kg.m3, que nous devons réaliser les simulations avec une vitesse relative de 33,8 m.s »1 si nous tenons à obtenir un nombre de Reynolds de 1 million.

 Domaine d’étude

Nous nous basons sur l’étude faite pour choisir le domaine. Cependant, nous réaliserons le domaine comme si la corde choisie était de 0,5m et non de 0,457m. Cela donne un domaine un peu plus important.

Les valeurs fixes pour les différents essais

Afin de ne pas entraîner trop de calculs, nous avons choisi de réaliser des essais seulement sur les facteurs de grossissement f2 et f4 et sur la taille des éléments le long du profil. Ainsi, les valeurs définissant la couche limite et la taille des éléments aux extrémités du domaine sont fixes.

 Facteurs de grossissement f2 et f4

 Les essais

Tout d’abord nous avons essayé de voir l’influence des facteurs de grossissement f2 et U (que nous choisirons égaux) qui définissent l’évolution de la taille des éléments entre le profil et les extrémités du domaine d’étude.Ainsi, nous avons réalisé trois maillages différents où ont été gardées constantes les valeurs définissant la taille des éléments le long du profil (a-i), celle définissant la couche limite (a3, n3 et fi) et celle définissant la talle des éléments aux extrémités (a7). Ces
valeurs sont résumées dans le Tableau 2-9.

 Analyse

Le fait que les résultats prédits avec les essais du mailleur CFX-Mesh soient plus proches des valeurs expérimentales porte à croire que le logiciel CFX est plus performant pour résoudre les problèmes avec des maillages non-structurés qu’avec des maillages structurés et que CFX travaille plus aisément avec les maillages issus de son mailleur.L’oscillation des résultats pour 22,1° et 24° soulè ve le fait que le décrochage aérodynamique demande un calcul en régime non stationnaire pour obtenir un bon résultat.Le fait que les essais 2 et 3 donnent des résultats quasi identiques montre que l’on a atteint la limite de finesse du raffinement. Le fait que l’essai 1 donne des résultats plus satisfaisants que les essais 2 et 3 au début et moins satisfaisants pour des incidences importantes montre que pour des incidences faibles, où le décrochage n’est pas très important, un maillage trop fin (essais 2 et 3) va mettre en avant de manière importante ces phénomènes décrits par le modèle k-ro SST, alors qu’un maillage moins fin (essai 1 ) estompe ces phénomènes. On peut alors se demander si le mode purement turbulent n’est pas à remettre en question dans cette zone de faibles incidences (<12,2°) et s’il ne faudrait pas appliquer un modèle de transition.Le fait que les résultats prédits par l’essai 1 soient moins satisfaisants pour des grands angles d’incidence (>16,2°) que ceux proposés par les essais 2 et 3, confirme que les essais 2 et 3 permettent de mieux percevoir les échelles de turbulence que l’essai 1. Le maillage de l’essai 1 semble trop grossier pour bien décrire ces phénomènes.

Table des matières

REMERCIEMENTS I
RESUME Ill
ABSTRACT IV
TABLE DES MATIERES V
LISTE DES TABLEAUX XIII
LISTE DES FIGURES XVII
LISTE DES SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS XXVI
CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1
1.1 CONTEXTE DU PROJET 1
1.1.1 L’énergie éolienne 1
1.1.2 Les défis des nouvelles éoliennes 2
1.1.3 Les phénomènes aéroélastiques 3
1.1.4 La modélisation et l’intégration de ces phénomènes 4
1.2 LES OBJECTIFS 5
1.2.1 Objectif général 5
1.2.2 Objectifs détaillés 5
1.3 MÉTHODOLOGIE 6
1.3.1 Méthodologie générale 6
1.3.2 Les différentes étapes 6
1.4 PREROGATIVES 8
VI
1.4.1 Le profil S809 8
1.4.2 Les données expérimentales 9
1.4.3 L’étude aérodynamique du profil 10
1.4.4 Les modèles aérodynamiques 11
CHAPITRE 2 DOMAINE D’ÉTUDE ET MAILLAGE 
2.1 INTRODUCTION
2.1.1 Problématique
2.1.2 Domaine
2.1.3 Maillage
2.1.3.1 Maillage structuré
2.1.3.2 Maillage non structuré
2.1.4 Modèle aérodynamique utilisé et résultats recherchés
2.2 LE DOMAINE DE CALCUL
2.2.1 Hypothèses de calcul
2.2.1.1 La corde du profil
2.2.1.2 Les valeurs fixes pour les différents essai
2.2.2 Variation par homothétie
2.2.2.1 Description des différents essais
2.2.2.2 Résultats
2.2.2.3 Analyse
2.2.3 Domaine de maillage choisi
2.3 MAILLAGE STRUCTURE AVEC GAMBIT
2.3.1 L’influence du nombre de Mach
2.3.1.1 Les essais
2.3.1.2 Résultats
2.3.1.3 Analyse et conclusion
2.3.2 Épaisseur de la couche limite
2.3.2.1 Les essais
2.3.2.2 Résultats
2.3.2.3 Analyse
2.3.3 Finesse du premier élément de couche limite
2.3.3.1 Les essais
2.3.3.2 Résultats
2.3.3.3 Analyse
2.4 MAILLAGE NON STRUCTURE AVEC CFX-MESH
2.4.1 Hypothèses
2.4.1.1 La corde du profil
2.4.1.2 Domaine d’étude
2.4.1.3 Les valeurs fixes pour les différents essais
2.4.2 Facteurs de grossissement f2 etf4
2.4.2.1 Les essais
2.4.2.2 Résultats
2.4.2.3 Analyse
2.4.2.4 Temps de calcul
2.4.2.5 Conclusion
2.4.3 Taille des éléments le long du profil
2.4.3.1 Les essais
2.4.3.2 Résultats
2.4.3.3 Analyse
2.4.3.4 Temps de calcul
2.4.3.5 Conclusion
2.5 CONCLUSION SUR LE DOMAINE DE CALCUL ET LE MAILLAGE
CHAPITRE 3 MODÈLE AÉRODYNAMIQUE
3.1 COEFFICIENTS AERODYNAMIQUES
3.1.1 Résultats
3.1.2 Analyse
3.2 ANGLE D’ATTAQUE DE 8,2°
3.2.1 Coefficients aérodynamiques
3.2.2 Distribution de pressions
3.2.3 Vitesse du fluide
3.2.4 Conclusion poura=8,2°
3.3 ANGLE D’ATTAQUE DE 14,2°.
3.3.1 Coefficients aérodynamiques
3.3.2 Distribution de pression
3.3.3 Vitesse du fluide
3.3.4 Conclusion pour a=14,2°
3.4 ANGLE D’ATTAQUE DE 20°.
3.4.1 Coefficients aérodynamiques
3.4.2 Distribution de pression
3.4.3 Vitesse du fluide
3.4.4 Conclusion pour a=20°
3.5 ANGLE D’ATTAQUE DE 30°.
3.5.1 Coefficients aérodynamiques
3.5.2 Analyse des différentes étapes
3.5.3 Coefficient de pression
3.5.4 Vitesses du fluide
3.5.5 Conclusion poura=30°
3.6 TEMPS DE CALCUL
3.7 CONCLUSIONS
CHAPITRE 4 MODÈLES DE TRANSITION
4.1 FACTEUR D’INTERMITTENCE
4.1.1 Résultats
4.1.2 Analyse
4.1.3 Conclusion
4.2 COEFFICIENTS AERODYNAMiQUES
4.2.1 Résultats
4.2.2 Analyse
4.2.3 Conclusion
4.3 ANGLE D’ATTAQUE DE 8,2°.
4.3.1 Coefficients aérodynamiques
4.3.2 Distribution de pression
4.3.3 Vitesse du fluide
4.3.4 Conclusion poura=8,2°
4.4 ANGLE D’ATTAQUE DE 14,2°.
4.4.1 Coefficients aérodynamiques
4.4.2 Distribution de pression
4.4.3 Vitesse du fluide
4.4.4 Conclusion pour a=14,2°
4.5 ANGLE D’ATTAQUE DE 24°.
4.5.1 Coefficients aérodynamiques
4.5.2 Coefficient de pression
4.5.3 Vitesse du fluide
4.5.4 Conclusion poura=24°
4.6 ANGLE D’ATTAQUE DE 30°.
4.6.1 Coefficients aérodynamiques
4.6.2 Coefficient de pression
4.6.3 Vitesse du fluide
4.6.4 Conclusion poura=30°
4.7 TEMPS DE CALCUL
4.8 CONCLUSIONS
CHAPITRE 5 PHÉNOMÈNES AEROELASTIQUES
5.1 THEORIE DU COUPLAGE ANSYS-CFX
5.1.1 Bases
5.1.2 Interpolation du chargement
5.1.3 Résolution
5.1.4 Les choix
5.2 VITESSE DE DIVERGENCE
5.2.1 Théorie de la divergence
5.2.2 Étude de la vitesse de divergence
5.2.3 Coefficient de flexibilité C »
dC. 5.2.4 Pente du coefficient de portance
da 5.2.5 Distance entre l’axe élastique et le centre aérodynamique e
5.2.6 Vitesse de divergence UD
5.3 DECROCHAGE DYNAMIQUE
5.3.1 Définition
5.3.2 Simulations et données expérimentales 150
5.3.3 a = 8° + 5.5°sin(u)t)
5.3.4 a = 14° + 5.5°sin(ujt)
5.3.5 a = 20° + 5.5°sin(cot)
5.3.6 Comparaison générale
5.4 CONCLUSION 1
CHAPITRE 6 CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE A COORDONNEES ET SECTION DU PROFIL S809
ANNEXE B MAILLAGE RETENU POUR L’ETUDE AERODYNAMIQUE
ANNEXE C MAILLAGE RETENU POUR L’ETUDE AERODYNAMIQUE
ANNEXE D MINIMA ET MAXIMA POUR LA COMPARAISON DES MODELES
AERODYNAMIQUES
ANNEXE E MINIMA ET MAXIMA POUR LA COMPARAISON DES MODELES
DE TRANSITION

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