Multi-physique par solveur

La chaîne CEDRE est développée selon une architecture moderne permettant modularité et adaptabilité, ce qui inclut notamment l'implémentation de nouveaux modèles.

Une architecture multi-solveur pour un logiciel modulable

Ainsi, la chaîne CEDRE est conçue autour de sept solveurs :

  • Régimes d'écoulement du quasi-non compressible à l'hypersonique
  • Résolution Volume Finie k-exact (Ordre 2 - Ordre 4) sur maillages polyèdriques
  • Intégration temporelle implicite (résolution GMRES) et explicite
  • RANS (2-4 equations; options Asm) et LES (Miles, Smagorinsky Z-DES), modèles de paroi bas-Reynolds / lois de paroi hybrides
  • Nombre quelconque d'espèces chimiques, modélisées en gaz parfait, gaz réel ou liquide compressible ; Propriétés physiques (chaleur spécifique, viscosité…) dépendant de la température
  • Combustion Eddy-Break-Up, pdf présumée, Arrhénius, Cle, Cramer, Edcwc,...; Suies
  • Référentiel fixe, en rotation, en translation
  • Sources volumiques de masse, d'espèces, de quantité de mouvement, d'énergie, de turbulence
  • Gamme variée de conditions initiales et aux limites hétérogènes en espace et en temps, avec options (swirl, équilibre radial...) et éventuellement périodicité
  • Plan de mélange pour les interactions rotor/stator
  • Sources acoustiques aérodynamiques
  • Particules non-sphériques
  • Force de traînée entre le gaz et les particules, gravité
  • Échanges de chaleur entre le gaz et les particules
  • Changement de phase des particules :
    • Évaporation / condensation
    • Fusion / solidification
  • Fragmentation et coalescence
  • Combustion (aluminium)
  • Comportement à la paroi :
    • Dépôt
    • Rebond élastique, inélastique
  • Particules non-sphériques
  • Force de traînée entre le gaz et les particules, gravité
  • Échanges de chaleur entre le gaz et les particules
  • Changement de phase des particules :
    • Évaporation / condensation
    • Fusion / solidification
  • Dispersion turbulente, combustion, rayonnement
  • Fragmentation, collision et coalescence
  • Atomisation de liquide produisant un spray
  • Comportement à la paroi :
    • Dépôt
    • Rebond élastique, inélastique
    • Interactions complexes (différents modèles, dont cristaux de glace et grêle, parois en rotation)
  • Approche Monte-Carlo statistique : suivi de « paquets d'énergie » depuis leur émission jusqu'au lieu d'absorption, leurs caractéristiques (longueur d'onde, direction initiale, point d'émission) et les évènements physiques le long de leurs trajectoires étant déterminés selon des probabilités de distribution obtenus par tirages aléatoires
  • Milieu participatif non-uniforme :
    • Émissif
    • Absorbant
    • Diffusif
  • Réflexion sur les parois :
    • Diffuse
    • Spéculaire
  • Gaz (H2O, CO, CO2 , HCl, plasma d'air) et particules (suies, alumines, gouttes d'eau)
  • Modèles par bandes de propriétés radiatives des gaz incluant Correlated-k (CK), Statistical Narrow Band (SNB) et Box Models
  • Évaluation de l'erreur statistique
  • Méthode déterministe
  • Milieu participatif non-uniforme :
    • Émissif
    • Absorbant
    • Diffusif
  • Réflexion sur les parois :
    • Diffuse
    • Spéculaire
  • Gaz (H2O, CO, CO2 , HCl, plasma d'air) et particules (suies, alumines)
  • Modèles par bandes de propriétés radiatives des gaz incluant Correlated-k (CK) et Box Models
  • Solveur surfacique
  • Forces de Coriolis et de cisaillement, gradient de pression longitudinal
  • Échanges thermiques entre phases et givrage
  • Parois fixes ou mobiles
  • Plans de mélange pour les interactions rotor/stator
  • Mono-matériau par domaine utilisateur
  • Source de chaleur volumique

Des calculs multi-physiques par approche multi-solveur

Les simulations de phénomènes mettant en jeu différentes physiques couplées peuvent être réalisés avec CEDRE en combinant l'utilisation des différents solveurs. Les interactions entre solveurs agissent :

  • soit au niveau des conditions limites, comme par exemple une interaction thermique par transfert conjugué au contact fluide-solide,
  • soit au niveau du champ volumique, comme par exemple des transferts de masse ou de chaleur entre les particules calculées en phase dispersée et le champ gaz porteur, ou bien d'énergie entre le rayonnement et la convection-conduction.

Ces interactions sont prises en compte soit par des calculs chaînés (one-way coupling) soit par des calculs couplés multi-solveurs (two-way coupling). Des calculs couplés impliquant à ce jour jusqu'à 3 solveurs sont régulièrement réalisés.

Des bibliothèques de fonctions

En outre, la chaîne CEDRE est équipée d'une bibliothèque de fonctions: thermodynamique, géométrique, turbulence, combustion. Celle-ci est constamment mise à jour et enrichie en fonction de l'avancée des travaux de recherche et d'expérimentations.