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FloEFD (CFD Simulation) Mécanique des Fluides Numérique

La mécanique des fluides numérique ou CFD Simulation (Computational Fluid Dynamics)  permet l’analyse des propriétés mécaniques et thermiques de l’écoulement des fluides ainsi que leurs interaction avec l’environnement. La simulation des fluides (fluid simulation) est utilisée depuis longtemps dans les domaines de l’aéronautique et de l’automobile et s’impose progressivement dans la conception de l’ensemble des produits industriels et biens de consommation.

Le logiciel FloEFD est édité par Siemens Digital Industries Software. Il est étroitement intégré aux principaux logiciels CAO tels que Creo, CATIA V5, Siemens NX et Solid Edge. Le logiciel permet ainsi des gains de temps importants pour toutes les études qui vont porter sur une optimisation de la géométrie pour permettre les meilleures conditions de l’écoulement des fluides concernés.

Le logiciel permet aux utilisateurs de faire intervenir la simulation CFD des fluides dès le début du processus de conception. Il va ainsi aider les ingénieurs à examiner les tendances et à écarter les options de conception moins souhaitables. Par la même occasion, cela élimine l’obligation de passer par des tests avec des modèles réels. Rapide à apprendre et facile à utiliser, FloEFD élimine la complexité des flux de travail et les coûts du maillage des logiciels CFD traditionnels.

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FloEFD permet, dans de nombreux domaines, un retour sur investissement extrêmement rapide

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Acquisition du logiciel

Nous proposons 3 modes d'acquisition : la location pour 1 à 12 mois, la souscription pour un an et l'acquisition de licences permanentes

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Formation FloEFD

Nous vous proposons des formations d’initiation à FloEFD de deux jours suivant un programme standard qui peut être adapté à vos besoins spécifiques.  Ces formations peuvent se dérouler en nos agences, en vos locaux ou à distance.

FloEFD, une combinaison unique de techniques de pointes

FloEFD est une combinaison unique de technologies de pointes qui permettent de faire avancer la simulation en mécanique des fluides. Il est facile à utiliser, rapide et précis grâce à ses technologies d’automatisation, son solveur robuste et sa puissante technologie de maillage. Il permet également d’automatiser les principales étapes des analyses CFD qui sont généralement réalisées par des experts « cfd simulation ». C’est ainsi le cas de la création du volume fluide, le maillage, l’importation et l’exportation de la géométrie pour les phases de pré- et post-traitement.

Simulation (CFD) intégrée au sein de la CAO

La simulation CFD s’intègre avec FloEFD dans les principaux systèmes de CAO, tels que, CATIA V5, PTC Creo, NX et Solid Edge. FloEFD dispose de sa propre barre d’outils, intégrée dans l’interface du logiciel de CAO, avec les commandes nécessaires pour mettre en place une étude et effectuer l’analyse des flux. L’ingénieur travaille sur sa géométrie CAO native durant les étapes de pré et post-traitement sans changer de logiciel. Le projet « cfd simulation » est ainsi toujours synchronisé avec le modèle CAO.

Pour effectuer une analyse, il vous suffit d’ouvrir votre modèle 3D natif et de suivre les étapes suivantes :

Simulation CFD avec les principaux logiciels de CAO
FloEFD, CFD Simulation
  • Créer votre projet de mécanique des fluides en décrivant les caractéristiques, les phénomènes à étudier et les paramètres les plus importants du problème. Vous pouvez utiliser l’assistant pour créer le projet en suivant un processus simple, qui vous guide étape par étape.
  • Spécifier toutes les données d’entrée nécessaires pour le projet telles que la vitesse d’entrée, la pression de sortie, les sources de chaleur et ainsi de suite.
  • Lancer le calcul. Au cours de ce processus, vous pouvez consulter l’avancement du calcul et du maillage de votre modèle et vérifier ainsi pendant le calcul les résultats obtenus.
  • Analyser les résultats obtenus à l’aide des outils extrêmement puissants de traitement des résultats disponibles dans FloEFD.

Maillage automatisé et rapide basé sur la technologie SmartCells

FLOEFD est basé sur une technique de maillage appelée « Immersed Boundary Meshing ». Cette technologie exclusive de Mentor est basée sur la création d’un maillage cartésien et sur le concept des SmartCells. Ce sont des cellules présentes à chaque interface entre le solide et le fluide pouvant contenir à la fois des domaines fluides et des domaines solides. Cela évite de devoir créer des cellules supplémentaires, souvent nombreuses, au niveau de l’interface solide/fluide pour capter la couche limite.

FLOEFD utilise le raffinement Octree pour augmenter le nombre de cellules du maillage là où cela est nécessaire. C’est une méthode régulière et prévisible de fractionnement des cellules cartésiennes impossible avec d’autres types de cellules. Il y a ainsi toujours un rapport de taille constant d’une cellule à l’autre (les cellules voisines ne peuvent varier que d’un niveau), évitant ainsi les problèmes de divergence lors du calcul.

Le logiciel CFD a la capacité d’affiner le maillage automatiquement lors du calcul dans des zones à fort gradient de débit. C’est-à-dire, FLOEFD commence à augmenter automatiquement la densité du maillage dans les zones où il y a un fort gradient de flux ou si la complexité de la géométrie est importante. Cette technique permet de mailler automatiquement des géométries de complexités variables, en affinant le maillage initial en fonction des exigences géométriques ou physiques de l’étude.

technique de maillage « immersed boundary meshing »
maillage floefd basé sur la technologie smartcells

Interface (CFD Simulation) facile à utiliser

FloEFD dispose d’assistants faciles à utiliser permettant de configurer sans difficultés le modèle. Vous éliminez ainsi le besoin d’expertise en mécanique des fluides numérique lors de la mise en place de l’étude. Le logiciel comprend des fonctionnalités complètes d’analyse et de visualisation des résultats. Celles ci peuvent être exportés sous différents formats automatisant ainsi la réalisation de la documentation nécessaire.

Une modélisation unique des écoulements laminaires et turbulents

FLOEFD ne nécessite aucune information spécifique de l’utilisateur pour définir le régime d’écoulement à étudier. Il est basé sur un modèle de turbulence « k-ε » modifié testé et validé sur une plage complète de nombres de Reynolds. Le modèle a été conçu pour simuler avec précision un large éventail de scénarios d’écoulement turbulents industriels (tels que les écoulements de cisaillement, les écoulement rotationnels, etc). Il n’est, de ce fait, plus nécessaire de se préoccuper de déterminer où et quand les caractéristiques du flux changent. Le logiciel le fait automatiquement ce qui vous aide à obtenir rapidement des résultats précis sans avoir de connaissances avancées en CFD Simulation.

Il existe cependant des paramètres de turbulence qui peuvent être modifiés en utilisant soit l’intensité en longueur, soit l’énergie et le modèle de dissipation. Ils sont principalement utilisés pour régler avec précision les paramètres de turbulence si besoin.

simulation floefd unique en régimes laminaire et turbulent

Fonction de paroi pour les couches fluides limites

Il est également nécessaire de simuler les effets des couches limites des fluides près des corps solides ou des parois. Cette simulation peut être difficile à résoudre en raison des gradients de vitesse et de température élevés à travers ces couches limites.

FLOEFD dispose d’une technologie novatrice dédiée à la modélisation de la couche limite indépendamment du maillage. Cette technologie automatique appelée « cellules partielles » ( Partial/Smart Cells) permet de capturer l’écoulement dans la couche limite d’une analyse de mécanique des fluides.

Une cellule partielle peut avoir plusieurs volumes de contrôle. La plus simple en a deux : un volume solide et un volume fluide. Ces volumes de contrôle sont séparés par des faces planes qui coupent et divisent la cellule en une cellule de forme irrégulière en respectant la géométrie du modèle 3D. C’est sur ces faces planes que nous appliquons notre fonction de paroi pour simuler la couche limite.

simulation floefd de paroi pour les couches limites

Contrôle automatique de la convergence lors de la simulation

Les technologies mentionnées ci avant dans les domaines du maillage, de la couche limite et de la turbulence s’avèrent essentielles. Ce sont elles qui vont permettre un trés fort succès de FloEFD dans la convergence lors de la résolution des équations de Navier Stockes. Ces technologies permettent de réduire les reprises de calculs dues au manque de convergence et de raccourcir le temps de simulation.

 L’interface est de plus, lors du suivi des résultats, tournée vers l’ingénieur et non vers le spécialiste mécanique des fluides numérique.

convergence floefd en mécanique des fluides numérique

L’analyse FloEFD « What If »

L’une des caractéristiques les plus puissantes du logiciel FLOEFD est qu’il facilite les études paramétriques, les optimisations ou les analyses dites « what-if ». Cela est possible du fait qu’il est intégré dans les principaux logiciels de CAO et que la CAO est paramétrique.

Avec FLOEFD, modifier les modèles et les analyser en une seule étape devient plus facile que jamais. Le processus est simple : l’application vous aide à créer différentes variantes de vos projets en modifiant votre modèle 3D directement dans la CAO. Vous n’avez pas à réappliquer des paramètres tels que les paramètres généraux de l’étude, les conditions aux limites, les propriétés des matériaux, le niveau de maillage initial du modèle etc. Vous pouvez aussi agir directement sur la géométrie depuis l’interface de FLOEFD et faire varier des paramètres comme la longueur d’une pièce, son épaisseur ou l’angle d’ouverture d’une vanne. Il suffit de relancer le calcul et le logiciel CFD s’occupe du reste.

FloEFD vous permet de plus de comparer automatiquement les résultats des différentes variantes. Vous gagnez ainsi une bonne compréhension des conséquences des changements de la géométrie ou des conditions limites sur les résultats de vos simulations.

L’offre de simulation CFD de FloEFD proposée par Digicad comprend 5 modules qui étendent et complètent les fonctionnalités de la solution dans les domaines suivants :

  • Refroidissement électronique (CFD electronics cooling) pour la modélisation thermique des composants électroniques.
  • Module Simulation HVAC pour la modélisation des applications de chauffage ventilation et climatisation, y compris les paramètres de confort.
  • CFD Simulation hypersonique et combustion : Simulation de flux d’air en régime hypersonique, effets thermique du fait de la combustion
  • CFD Simulation LED pour une modélisation thermique des LED et d’autres sources d’éclairage avec le modèle thermique des LED et le modèle de rayonnement de Monte Carlo.
  • FLOEDA, passerelle pour FloEFD : Importation rapide de données depuis des logiciels EDA tels que Mentor Expedition, Cadence, Zuken et Altium.

CFD Simulation FloEFD chez Renault pour l'éclairage LED

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Paul-Henri Matha, Renault: «Nous avons d’abord corrélé FloEFD avec des mesures expérimentales et c’était très bien. Le gros avantage de FloEFD que nous avons trouvé est que vous n’avez pas à faire de maillage et que vous pouvez gagner beaucoup de temps à ce stade de CFD. Parce qu’il est intégré et hautement intégré à CATIA, notre outil MCAD préféré, un ingénieur thermique peut être deux fois plus productif. Il déplace également l’outil d’analyse plus haut dans la séquence de conception. Invariablement, nous pouvons faire beaucoup plus de boucles de conception de conceptions de plus en plus compliquées avec FloEFD. Nous réalisons des centaines de simulations contre deux ou trois dans le passé dans notre optimisation de la conception. Grâce aux capacités d’absorption de vapeur, de dégivrage et de condensation de FloEFD, il est très bien adapté à nos futures applications d’éclairage avant et arrière. »

Pour en savoir plus

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