Dans la première partie de cette série sur les turbomachines, nous avons créé un modèle en utilisant les outils dédiés à la production de simulations de turbomachines dans Simcenter 3D. Diriger le processus de développement dans un environnement intégré réduit le risque d’erreur et diminue les coûts tout en augmentant l’efficacité et la collaboration.
Dans la deuxième partie, nous avons vu comment définir des missions paramétrées dans Simcenter 3D et modéliser le comportement thermomécanique en tenant compte du transfert de chaleur, des charges structurelles et des interactions entre les éléments physiques.
Nous sommes maintenant prêts à créer et à combiner des sous-assemblages et à commencer le post-traitement.
Tenir compte de l’ensemble du moteur dans le rendement thermomécanique
Pour évaluer le rendement thermomécanique, il ne suffit pas d’examiner les différents composants séparément. Vous devez prendre en compte l’ensemble du moteur. Comment faire pour y parvenir de la façon la plus efficace possible? Indice : un ingénieur travaillant seul pour développer un modèle de moteur entier ne suffira pas.
Une meilleure approche pour améliorer le rendement consiste à diviser la charge de travail en sous-assemblages et à combiner les modèles des analyses par éléments finis d’assemblages.
Les analyses par éléments finis d’assemblages sont une fonctionnalité particulièrement efficace de Simcenter 3D, et le meilleur outil pour diviser la charge de travail.
1. Combinez les sous-assemblages dans des analyses par éléments finis d’assemblages (AEFA).
- Choisissez le même type d’analyse couplée structurelle et thermique et l’option 2D Solid.
- Sélectionnez les composants (AEF) que nous voulons ajouter à l’AEFA. Chaque sous-assemblage apparaîtra dans la bonne position, car ses géométries proviennent de la même CAO 3D.
- Effectuez une troisième AEF pour introduire les boulons reliant la turbine haute pression au compresseur haute pression.
2. Créez une simulation à partir de l’AEFA.
- Ajoutez les charges, les contraintes et les objets de simulation précédemment créés de chaque AEF.
- Spécifiez ce qu’il faut importer; cela peut inclure les séquences de conditions.
3. Préparez-vous à résoudre la simulation.
- Ajoutez des objets de simulation, comme les collages, une jonction de flux et du vide, pour connecter les sous-assemblages.
- Ajustez le pas de temps en fonction de la précision souhaitée.
- Vérifiez que toutes les entités de simulation nécessaires sont présentes.
Environnement de post-traitement efficace
Compte tenu de la grande quantité de résultats générés par l’analyse thermomécanique, un environnement de post-traitement efficace est un élément essentiel pour obtenir un aperçu rapide du rendement des turbomachines.
Simcenter 3D offre plusieurs fonctionnalités et outils puissants pour une analyse détaillée des résultats. Voici comment ceux-ci fonctionnent.
Aperçu de Plot BC
Ce paramètre avancé crée un fichier HTML contenant le résumé des résultats des zones de convection, des flux thermiques et des vides thermiques dans une interface pratique. Il suffit de sélectionner les charges et les propriétés à inspecter, et les résultats sont automatiquement tracés dans un graphique interactif, ce qui facilite l’analyse des résultats.
Analyse des résultats
- Regardez les températures nodales à un moment précis. La distribution de la température est logique (elle augmente le long du compresseur et est plus élevée dans le cas de la combustion sur les aubes de la turbine).
- Regardez les résultats de la pression sur les murs due au flux d’air. Les résultats de la température du fluide correspondent à la température dans les conduits. Une partie des conduits est créée par le solveur lorsque nous définissons les flux et les vides thermiques.
- Pour les mêmes conduits, regardez le débit massique. Analysez les résultats du vecteur du débit massique. Grâce à l’affichage des flèches, il est facile de voir la direction du flux. L’examen des résultats dans le temps montre que le flux s’inverse (rappelez-vous que les conditions d’inversion du flux ont été définies).
- Regardez la direction du flux à l’aide du résultat de la direction nominale ou inversée du flux. Une valeur de -1 indique un flux inversé. Pour vérifier si la solution est valide, examinez le résultat du déséquilibre du débit massique. Parfois, le déséquilibre est intentionnel si les fuites ont été modélisées.
- Accédez aux résultats structurels. Les déplacements totaux montrent un comportement conforme aux conditions limites appliquées.
- Analysez le jeu à l’extrémité en examinant la séparation des contacts. Tracez le jeu à l’extrémité à des endroits spécifiques. La fenêtre du graphique offre de nombreux outils pour analyser les tracés. Regardez quand le jeu à l’extrémité est le plus faible ou regardez simplement les résultats à des moments précis. Une courbe peut être exportée en fichier CSV, afin qu’Excel puisse être utilisé pour analyser les résultats.
Résoudre les problèmes de rendement thermomécanique des turbomachines avec Simcenter 3D
Il est temps d’abandonner les procédures en silo au profit d’une plateforme offrant un ensemble complet d’outils dédiés à la production de simulations de turbomachines. Surmontez les défis liés au rendement thermomécanique et répondez aux besoins d’analyses rapides et de procédures efficaces.
Simcenter 3D offre des avantages distincts pour l’industrie des turbomachines :
- Un environnement intégré
- Des procédures efficaces et intuitives
- Un moyen d’inclure facilement la physique avancée
- Une amélioration de la collaboration au sein de l’équipe
- Un accès aux résultats avec des outils de post-traitement avancés
Si vous avez manqué les parties 1 et 2 de cette série, vous pouvez les consulter ici.
Êtes-vous prêt à explorer les avantages de Simcenter 3D?