L’étude du Computational Fluid Dynamics (CFD) a pour vocation d’analyser les écoulements liquides et gazeux d’un bâtiment industriel. Le but de l’étude CFD est de parvenir à visualiser les performances possibles réalisables. Pour y parvenir, il réalise une simulation numérique de l’écoulement des fluides. Cet outil d’ingénierie élabore un calcul de dynamique pour étudier les mouvements et les effets des réactions chimiques. Les données géométriques et des systèmes fournies par la modélisation CFD facilitent le travail de l’ingénieur. Effectivement, cela lui permet de tester et de choisir les équipements aérauliques les mieux adaptés en termes de performance. Aujourd’hui cet outil du numérique entre progressivement dans le domaine du bâtiment. Il n’ étaitréservé jusqu’alors qu’aux domaines de l’aéronautique et de l’automobile.

L’étude CFD dans le secteur industriel pour exploiter un seuil de production maximal

L’étude de la Dynamique des Fluides Numériques permet de tester les limites de la pression des liquides dans les canalisations. Elle permet également de déterminer les températures maximales pouvant être atteintes. De fait, en maîtrisant les flux des systèmes, on peut définir le seuil de rentabilité maximal d’une usine. L’étude CFD est donc utile en termes de production pour les industriels. En comparaison des expériences habituelles sur des usines déjà montées, le gain de temps et d’argent est significatif. Effectivement, à l’aide de cette maquette numérique on évite tous les tests et ajustements en réel. Cela permet notamment d’éviter de mettre les machines à l’arrêt le temps des travaux. La chaîne de production n’est ainsi jamais arrêtée et cela a nécessairement un impact positif sur le rendement.

La mécanique des fluides assistée par ordinateur pour réaliser des expériences plus complexes

 

Certaines expériences dans les usines sont extrêmement difficiles à réaliser. La raison de cela est la complexité des éléments et des phénomènes en présence. Par exemple, il est très difficile de faire des expériences sur :

• Les turbulences
• Les écoulements multiphasiques

C’est pourquoi l’étude CFD est un atout significatif dans le domaine industriel. En effet, elle va pouvoir produire des expériences chimiques sans risques. La notion de contrôle et de sécurité devient alors simplifiée. Et par conséquent, l’étude de la dynamique des fluides numériques permet de réduire le nombre d’essais en laboratoire.

Le maillage

Une fois la modélisation numérique 3D produite, suit l’étape du maillage. Elle traduit les résultats des trois équations de Navier-Stokes. Deux éléments déterminent le maillage :

 

• Les éléments
• Les nœuds.

 

Les mailles de la maquette sont de petits volumes très nombreux. Il peut même y en avoir des millions. Ces volumes déterminent le niveau de précision du modèle. De fait, plus ils sont nombreux et plus la précision est garantie. Les ressources allouées au projet devront donc indiquer le niveau de précision attendu. Puis, l’étude CFD utilise plusieurs algorithmes dans son processus de réalisation pour générer automatiquement cet outil du numérique.

Les secteurs industriels concernés par l’étude CFD

 

Plusieurs secteurs industriels peuvent incorporer la mécanique des fluides assistée par ordinateur. C’est le cas de :

• L’industrie agroalimentaire
• L’industrie chimique (cosmétique et pharmaceutique)
• L’industrie pétrolière
• L’industrie microélectronique
• L’industrie biotechnologique.

Quel est le prix d’une étude CFD ?

La question du prix d’une simulation de l’écoulement des fluides dépend de trop de facteurs pour être déterminé ici. En effet, cela dépend de la puissance des logiciels, du niveau de faisabilité, des ressources informatiques et du niveau d’expertise. Chaque projet étant différent, il faudra adapter à chacun les ressources qui lui sont propres.

Les limites de la maquette des systèmes fluidiques

Il faut savoir que la Dynamique des Fluides n’est pas une science exacte. En effet, la modélisation du comportement des fluides doit être vérifiée par un expert. Également, il faut savoir que ce procédé aux calculs complexes induit des moyens et connaissances poussés en informatique. L’emploi même de supercalculateurs ou de clusters ne permet pas l’optimisation du temps. En effet, si l’on veut parvenir à obtenir des résultats rigoureux, il faudra passer plusieurs jours sur des calculs. De plus, même les résultats obtenus doivent être interprétés et la modélisation CFD doit être expertisée. Pour finir, nous dirons que seule l’expérience validera ou non le modèle produit par cet outil de l’ingénierie.