Simulation de l’ ecoulement dans une pompe centrifuge.florent.ravelet.free.fr/uec/TutorielStarCCMPompeCentrifuge2015.pdf · Introduction L’objectif est de simuler l’ ecoulement

Simulation de l’ecoulement dans une pompe centrifuge.

F. Ravelet

Laboratoire DynFluid, Arts et Metiers-ParisTech

8 juin 2015

F. Ravelet (Lab. DynFluid) Tutoriel StarCCM Pompe 8 juin 2015 1 / 54

IntroductionL’objectif est de simuler l’ecoulement dans une pompe centrifuge. On utilisera lelogiciel StarCCM+. On s’interessera notamment a la hauteur manometrique etau rendement en fonction du debit, ainsi qu’a la topologie des ecoulements.

Etapes :I Importation du volume fluide ;I Preparation des frontieres ;I Creation du maillage ;I Creation du modele d’ecoulement ;I Parametrisation du probleme ;I Simulation ;I Post-traitement.


Importation du volume fluide


Demarche

Demarrer le logiciel ;

Creer une nouvellesimulation ;

Importer le maillagesurfacique STEP ;

Attention aux options ;

Jouer avec la vue.


Importation de la CAO (format STEP)


Options d’importationNouvelles regions, une par volume (les renommer explicitement).La CAO devrait etre faite avec trois volumes adjacents :

un volume fixe d’entree ;

le volume du rotor, ou on appliquera un referentiel tournant ;

un volume fixe de sortie.


VisualisationJouer avec les options contenus dans l’onglet “Scenes”


Preparation des frontieres


DemarcheIdee generale = separer chaque frontiere ou des conditions aux limites differentes seront a appliquer, ou bien

un post-traitement a effectuer

Utilisation de l’outil“Split by patch” ;

Separer au minimum :I La surface

d’entree ;I La surface de

sortie ;I L’interface entre le

volume d’entree etle rotor ;

I L’interface entre le

volume de sortie et

le rotor ;

Creer les interfaces.


Extraction de l’interface entre volume d’entree et volume tournant(S’il y a plusieurs patch, faire une multi-selection)


Extraction de l’interface entre volume de sortie et volume tournant


Une autre surface interessante(Le carter du volume tournant)


Une autre surface interessante(Le moyeu du volume tournant)


Derniere surface du volume tournant(Pour la derniere surface (ici, les pales), sortir de l’outil “Split by patch”, et renommer la frontiere)


Verification graphique des surfaces extraites


Continuer pour les surfaces des volumes d’entree et de sortie(Au cas ou une surface composee de plusieurs patches a ete extraite en plusieurs fois, on peut recombiner ces

elements en une seule surface)


Creation des interfaces


Maillage


Demarche

Choix des modeles demaillage ;

Parametrisation ;

Lancement de l’operation

de maillage.


Modeles de maillage


Premier parametre : base size(Choisir une taille adaptee a votre probleme)


Si maillage de couche limite : parametres de couche limite (1/2)(Consulter l’aide du logiciel)


Si maillage de couche limite : parametres de couche limite (2/2)(Choisir une taille adaptee a votre probleme, puis lancer le mailleur)


Preparation du post-traitement


Definition d’un plan de coupe (1/2)


Definition d’un plan de coupe (2/2)


Importation d’une surface creee par CAO (1/3)(Surface exportee en STL de Catia, par ex.)


Importation d’une surface creee par CAO (2/3)(Ici, surface aubes-a-aubes, surface meridienne, choisir une “input part” compatible)


Importation d’une surface creee par CAO (3/3)(Attention aux unites)


Visualisation du maillage (1/5)(Creation d’une nouvelle scene de type “mesh”)


Visualisation du maillage (2/5)(Edition de la scene)


Visualisation du maillage (3/5)(Choix des surfaces a afficher)


Visualisation du maillage (4/5)(Pour exporter une image : “hardcopy”)


Visualisation du maillage (5/5)


Choix des modeles et parametresde la simulation


Demarche

Choix des modeles desimulation ;

Parametrisation ;

Lancement de quelques

iterations pour essai.


Proposition de modeles(A adapter a votre cas)


Proprietes du fluide(Pourquoi vouloir garder des valeurs par defaut avec de tres nombreux chiffres significatifs ?)


Creation d’une “Field Function” (1/3)(On va creer une fonction “Omega”)


Creation d’une “Field Function” (2/3)(Attention aux deux endroits ou declarer le nom de la fonction)


Creation d’une “Field Function” (3/3)

(Sa definition (1500 rpm convertis en rad.s−1))


Creation d’une field function pour le debit massique

(Ici, Qv = 20000 m3/h, et ρ = 1000 kg.m−3)


Creation d’un repere tournant (1/2)


Creation d’un repere tournant (2/2)


Application du domaine tournant


Conditions aux limites (1/3)(En sortie : pression imposee)


Conditions aux limites (2/3)(En entree : debit massique impose)


Conditions aux limites (3/3)(Utiliser la field function creee precedemment !)


Simulation et exploitation desresultats


Mesure de la hauteur manometrique (1/4)(Nouveau “Report” : une moyenne ponderee par le debit


Mesure de la hauteur manometrique (2/4)(Creer un report pour la pression totale sur l’interface d’entree, puis un second pour la pression totale sur

l’interface de sortie)


Mesure de la hauteur manometrique (3/4)(Creer un report de type “Expression”, puis entrer la definition)


Mesure de la hauteur manometrique (3/4)(A partir de ce report, on peut faire un “monitor”et un “plot”)


Autres(Definir des reports pour le couple, le rendement de la pompe, on peut aussi afficher plusieurs monitors sur un

meme plot, . . . )


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