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SYRTHES 3.4 - Manuel utilisateur

1. 45 5 1 3 Formats des fichiers g om triques 46 5 2 Fichiers de param tres 46 5 3 Fichier d environnement syrthes env 46 5 4 Activation du couplage thermique fluide solide 46 6 Fichiers de param tres 47 6 1 Le fichier de donn es pour la conduction syrthes data 47 0 2 G n ralit s eat ie heart ne aN a aa Ep A A ET Ars EA 48 GL TUC a ea a a D e a a ae a a aa E a ra eoi E a a 48 6 2 2 Dimension du probl me 48 6 2 3 Axe d axisym trie 48 6 2 4 Conditions aux limites et propri t s physiques 49 6 3 Gestion du Calcul sasi yite oie don ARMES As Euh du 4 D 7 RS 50 6 3 1 Le pas de temps 50 6 4 Gestion des correspondances 51 6 5 Gestion des sorties 52 6 5 1 Historique solide 53 6 5 2 Champ de temperatures maximales 53 6 5 3 Gestion des sorties des r sultats sur la peau du fluide 54 6 6 Choix num riques 54 6 7 D finitions des r f rences 55 vi SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 TABLE DES MATI RES 6 87 Conditions initiales sns 2 na ue ua Le DR et amp G 55 6 9 Conditio
2. 93 8 4 2 Cas d un calcul SYRTHES 4 94 8 4 3 Cas d un calcul coupl Code_Saturne SYRTHES 94 8 5 L analyse des r sultats 94 8 6 La gestion des erreurs 95 8 6 1 Les grandes familles de dysfonctionnement 95 8 6 2 Arr t du code au cours de son ex cution 97 8 6 3 Que faire si un message d erreur appara t 97 8 6 4 Que faire en cas de mauvais fonctionnement 99 9 Exemples 101 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide 102 9 1 1 Description du cas Analyse du probl me 102 9 1 2 R alisation du maillage 102 9 1 3 Mise jour du fichier de param tres 104 9 14 L r cution 554 s e a ne les Piguet nage de A 106 9 1 5 L analyse des r sultats 107 9 2 Mise en uvre de la p riodicit 116 9 2 1 Description du cas Analyse du probl me 116 9 2 2 R alisation du maillage 117 9 2 3 Mise jour du fichier de param tres 118 9254 Les r sultats dy 4458 ne porta one hot its mel ut dia 119 9 3 Prise en compte de r sistances de contact 120 9 3 1 Description du cas Analyse du probl me 120 9 3 2 R alisation du ma
3. 154 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 D 2 Partie radiative syrthes ray RAYT EMISSIVITE INFIN num_bande missivit r f rences RAYT TEMPERATURE INFINI Temp rature C Conditions aux limites pour le rayonnement RAYT TEMPERATURE IMPOSEE temp rature C r f rences RAYT FLUX IMPOSE PAR BANDE bande flux W m r f rences Historiques FRS SSSR TS TR M RSR PR RE D HISTORIQUES fi fo fs SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 155 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE D Mots cl s SYRTHES 3 4 156 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Fiche SYRTHES E Bien qu un soin particulier ait t apport la validation du code si l utilisateur est un jour confront un probl me il sera alors imp ratif de remplir une copie de la fiche d incidents ci jointe Seul cet effort conduira une r ponse et dans la mesure du possible une proposition de solution Chaque fiche parvenant au support technique du produit sera analys e et un bilan de cet examen sera transmis son r dacteur rapidement Mais cette fiche est galement destin e faire part l quipe de d veloppement des souhaits des utilisateurs en mati re d am lioration des fonctionnalit s existantes Cette fiche doit constituer un moyen privil gi pour les utilisateurs
4. 1 signifie qu il s agit de tous les n uds ou l ments soumis un flux volumique 6 11 Propri t s physiques mot cle type valeur liste des references CPHY RHO 7700 i CPHY CP 460 i CPHY K ISOTROPE 25 1 CPHY K ORTHOTROPE k11 k22 k33 ref CPHY K ANISOTROPE k11 k22 k33 al a2 a3 ref Le code doit n cessairement disposer des grandeurs e p masse volumique valeur par d faut 7700 kg m e k conductivit thermique valeur par d faut 25 1 W mK e Cp chaleur sp cifique valeur par d faut 460 J kg K En fonction des caract ristiques des solides on fournit les valeurs suivantes e solides isotropes gt masse volumique kg m CPHY RHO gt conductivit thermique W mK CPHY CP gt chaleur sp cifique J kg K CPHY K ISOTROPE e solides orthotropes gt masse volumique kg m CPHY RHO gt chaleur sp cifique J kg K CPHY CP gt conductivit thermique W mK CPHY K ORTHOTROPE Il faut donner 3 valeurs la conductivit suivant les direction x y et z 0 en z si on est en dimension 2 e solides anisotropes gt masse volumique kg m CPHY RHO gt chaleur sp cifique J kg K CPHY CP gt conductivit thermique W mK CPHY K ANISOTROPE Il faut donner 6 grandeurs tout d abord les conductivit s suivant les axes x y et z du rep re local d
5. LECTURE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT NON 9 4 3 d Fichiers pour le calcul FKK K K K K K K K K K K K FK K K FK K FK K K FK K K FK K FK K DK K K K K FK K K FK K K FK K FK K K FK K K K K K K K K K K FK K DK K DK 2K K K K K K K K K K EMPLACEMENT ET NOM DES FICHIERS DE SYRTHES FKK K K K K K K K K K K K K K K FK K FK K K K K K FK K FK K DK K K FK K FK K K FK K FK FK K FK K K FK K DK K K FK K K FK K K FK K DK K K FK 2K K K K K K K K K K EMPLACEMENT DES FICHIERS POUR SYRTHES AMONT SUITE AVAL NOM DES FICHIERS AMONT POUR SYRTHES DONNEES DU CALCUL syrthes data GEOMETRIE SOLIDE 3rond2Dray des DONNEES POUR LE RAYONNEMENT syrthes ray MAILLAGE RAYONNEMENT 3rond2D_r des SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 127 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples NOM DES FICHIERS SUITE POUR SYRTHES SUITE SOLIDE RESU resusi NOM DES FICHIERS AVAL POUR SYRTHES RESU SYRTHES 1 geoms RESU SYRTHES 2 resusi CHRONO SYRTHES 2 resusci HISTORIQUE SOLIDE RESULTAT histosi MAILLAGE DE RAYONNEMENT ray geoi RESULTATS DE RAYONNEMENT ray resi CHRONO DE RAYONNEMENT ray chroi 9 4 4 Couplages Cette rubrique est destin e la d finition du couplage des ph nom nes de conduction et de rayon nement On fournit successivement e sur le maillage de conduction la liste des r f rences des faces qui sont coupl es avec le rayon nement e su
6. 25 25 25 0 0 0 1 CPHY K ANISOTROPE 25 5 25 O0 O0 oO CPHY K ANISOTROPE 25 5 25 0 0 45 3 La masse volumique est constante sur tout le domaine La liste des r f rences est donc r duite 1 C est le cas galement pour la chaleur sp cifique En revanche la conductivit est diff rente suivant les disques e disque sup rieur on reproduit un comportement isotrope en fixant une conductivit gale dans les deux directions e disque de gauche on reproduit un comportement orthotrope en imposant une conductivit diff rente suivant les directions x et y e disque de droite la conductivit est anisotrope on exprime sa valeur suivant deux directions de l espace puis l angle en degr s entre le rep re propre et le rep re global 9 1 3 f Conditions initiales Initialement la temp rature est de 20 C sur tout le domaine une liste de r f rence r duite 1 indique qu il s agit de tous les n uds du maillage CINT 20 1 9 1 3 g Conditions limites Au centre des disques on impose une temp rature de 50 C avec un coefficient d change de 1000 W m K A lext rieur des disques c est une condition de flux nul Cette condition tant celle utilis e par d faut dans SYRTHES elle ne sera pas sp cifi e dans le fichier de donn es Seule la rubrique Coefficients d change de cette fen tre sera modifi e REFERENCES NOEUDS OU FACES SOLIDES AVEC COEFF
7. 6 17 2 c Fichiers r sultats e MAILLAGE DE RAYONNEMENT G om trie des parois radiatives Il s agit d un maillage surfacique segments en 2D et triangles en 3D Ce maillage pourra tre utilis pour le post traitement des r sultats sp cifiques au rayonnement RESULTATS DE RAYONNEMENT Fichier qui contient les grandeurs sp cifiques au rayon nement flux radiatifs On pourra se reporter au paragraphe 4 1 2 b e CHRONO DE RAYONNEMENT Fichier similaire au fichier de r sultat pr c dent mais les r sultats sont fournis tous les n pas de temps HISTORIQUE RAYONNEMENT valeurs de la temp rature sur les facettes de rayonnement qui ont t choisies 70 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 17 Fichiers pour le calcul 6 17 3 Exemple pour un calcul SYRTHES couplage avec la thermohy draulique Les fichiers purement relatifs SYRTHES sont inchang s Seuls les fichiers suppl mentaires sont explicit s ci dessous 6 17 3 a Fichiers amont Aucun fichier suppl mentaire 6 17 3 b Fichiers suite e STOCKAGE DES CORRESPONDANTS Dans le cas o l utilisateur a demand une sauve garde ou une relecture des correspondants le nom du fichier lui est demand cf 6 17 3 c Fichiers r sultats e MAILLAGE PEAU FLUIDE G om trie de la peau du fluide en contact avec le solide Il s agit d un maillage surfacique segments en 2D et triangles en 3D Ce mailla
8. angles conventions 35 axisym trie 11 21 48 B bandes spectrales 65 84 bilans de flux 59 C cfluvs F 18 81 chaleur sp cifique 10 13 58 choix num riques 105 conditions flux volumiques 31 50 physiques 49 conditions aux limites 15 31 49 56 76 80 coefficient d change 16 56 couplage 31 Dirichlet 15 30 56 flux 15 56 p riodicit 118 p riodocit 16 31 r sistance de contact 18 56 121 rayonnement infini 16 56 sym trie 16 conditions aux limites rayonnement 22 66 85 127 conditions initiales 15 55 105 conditions limites 105 conditions physiques 22 49 73 105 principe 33 conduction 10 conductivit anisotrope 14 58 isotrope 13 58 orthotrope 13 58 convection 10 correspondants 63 67 couche limite 27 couplage activation 46 code de thermohydraulique 23 26 92 conduction fluide 68 conduction rayonnement 68 128 externe via PVM 36 couplages 67 cphyso F 13 73 D dimension 48 E missivit 66 84 entr es sorties rayonnement 67 127 environnement de simulation 37 erreurs 95 F facteurs de forme 63 67 fichiers 38 amont 69 71 aval 69 71 chronologique 38 40 environnement 46 fichiers annexes 40 Fortran utilisateur 38 73 g om trie 38 40 45 historique 38 noms des fichiers 68 param tres 38 39 46 47 r sultats 38 40 41 54 67 suite 69 71 fichiers pour le calcul 106 flux volumiques 18
9. calcul 132 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique 9 4 5 b Le champ de temp rature La figure ci dessous pr sente le champ de temp rature apr s 14 heures Temperature 48 52 46 48 44 45 42 42 40 38 38 35 36 31 34 28 32 25 30 21 28 18 26 14 24 11 22 07 20 04 F1G 9 34 Champs de temp rature dans les solides t 14 heures A nouveau on peut voir la diff rence de comportement des mat riaux reproduite par le module SYRTHES Les isothermes du disque sup rieur sont concentriques alors que les isothermes des autres disques forment des ellipses avant d tre affect s par les conditions de bord On peut souligner que dans le cas anisotrope les isothermes sont galement des ellipses mais dont les axes principaux ne sont pas align s suivant le rep re principal SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 133 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples Compte tenu de l chelle lin aire employ e il est difficile de voir sur la figure pr c dente le r chauffement de l enceinte par rayonnement La figure suivante utilise une chelle adapt e la temp rature de l enceinte Temperature 50 00 21 00 20 93 20 86 20 79 20 73 20 66 20 59 20 52 20 45 20 38 20 31 20 25 20 18 20 11 20 04 F1G 9 35 Champs de temp rature dans les solides t
10. 1 X XX LECLIM Conductivite anisotrope K11 K22 K33 25000E 02 25000E 02 25000E 02 TETA X TETA Y TETA Z 00000E 00 00000E 00 00000E 00 References 1 2 3 xxx LECLIM Conductivite anisotrope K11 K22 K33 25000E 02 50000E 01 25000E 02 TETA X TETA Y TETA Z 00000E 00 00000E 00 00000E 00 References 4 5 6 XX LECLIM Conductivite anisotrope K11 K22 K33 25000E 02 50000E 01 25000E 02 TETA X TETA Y TETA Z 00000E 00 00000E 00 45000E 02 References zog g FIG 9 8 Conditions du calcul issues du fichier de param tres xxx MEMSOL ESPACE MEMOIRE OCCUPE Tableaux de travail Entiers 0 Pa Reels 167136 Enfin derni re tape des initialisations l valuation de l espace m moire n cessaire la r solution du probl me Toutes les donn es caract ristiques sont d j stock es seuls des tableaux de travail sont n cessaires F1G 9 9 M moire de travail n cessaire la r solution 112 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide Les informations concernant les besoins en m moire de travail closent la phase d initialisation du calcul On aborde maintenant la r solution proprement dite dont les caract ristiques convergence des it rations du solveur sont affichables chaque pas de temps D un point de vue tr s g n ral le pr sent cas converge bien puisque le r sidu c est dire la
11. Coordonn es du n ud courant ud courant XX COORDSN 1 YY COORDS N 2 IF NDIM EQ 3 ZZ Numero de referenc NUMREF NREFS N IF NUMREF EQ 4 TMPS N 20 D0 ELSE TMPS N 10 D0 ENDIF 100 CONTINUE COORDS N 3 e du noeud lt lt suivant la dimension du probl me il existe une coordonn e z ou non Num ro de r f rence du n ud solide courant Si le noeud courant porte la reference 4 THEN Si le n ud porte la r f rence 4 la temp rature initiale du solide est Jix e 20 C C S Pour tous les autres n uds elle est fix e 10 C F1G 7 1 Initialisation de la temp rature e la chaleur sp cifique J kgK e la conductivit thermique W mK La figure suivante pr sente la partie du sous programme cphyso F qui permet de d finir les pro pri t s physiques aux n uds du maillage L utilisateur trouvera dans le sous programme des sec tions similaires destin es l entr e des propri t s physiques par l ment ou par n ud par l ment En fonction du choix qui t fait au niveau du fichier de param tres voir 6 2 4 Putilisateur remplira la section correspondante du sous programme 74 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 2 Caract ristiques physiques CPHYSO c Temps reel courant sur le solide Temps physique auquel T TEMPSS q y onsetrowe c exprim en secondes c
12. M 9 F9 Eee M 0000000000 F1G 9 28 Analyse de la correspondance entre r f rences et types de conditions SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 129 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples Ensuite les information g om triques concernant le maillage pour la conduction sont enrichies des donn es relatives au couplage avec le rayonnement 4 4 KMAILL MAILLAGE ELEMENTS FINIS SURFACIQUE DU SOLIDE Nombre d elements de surface couples Nombre d elements de surface avec flux 300 Nombre d elements de surface avec resistance 0 Nombre d elements de surface avec rayonnement 240 44 LIMFNU Solide nombre de noeuds couples avec le fluide faces couplees avec le fluide faces avec condition de type flux noeuds avec condition de Dirichlet faces avec condition de type coefficient d echange 60 noeuds avec rayonnement confine 480 faces avec rayonnement confine 240 faces avec rayonnement infini faces avec resistance de contact noeuds avec resistance de contact noeuds periodiques noeuds en mouvement ooo am A ee E m A sa G sa F1G 9 29 Informations g om triques sur le maillage conduction Puis comme pour le maillage de conduction on trouve un r capitulatif du maillage de rayonnement avec notamment les listes des 10 premiers n uds des 10 premiers l ments et les num ros de r f rences des 10 premi
13. by c 0 en dimension 2 et ax by cz d 0 en dimension 3 Ils apparaissent autant de fois qu il y a de sym tries dans le maillage M me si l on a tent de d tecter un maximum d erreurs utilisateur ce mot cl doit tre utilis avec attention pour que la g om trie globale soit coh rente RAYT SYM2D ax by c 0 RAYT SYM2D 0O 1 0 64 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Rayonnement donn es g n rales 6 13 RAYT SYM3D ax by cz d 0 RAYT SYM3D O 0 1 0 5 6 13 4 c P riodicit D finition de la p riodicit En dimension 2 on fournit les coordonn es P Py de laxe de rotation et langle en degr s a entre les deux sections p riodiques En dimension 3 on fournit les coordonn es Py Py P d un point invariant les composantes Ag Ay Az de laxe de rotation et langle en degr s a entre les deux sections p riodiques RAYT PERIO2D Px Py alfa RAYT PERIO2D 0 o0 90 RAYT PERIO3D Px Py Pz Ax Ay Az alfa RAYT PERIO3D 0 0 0 O O 1 90 6 13 4 d Domaine de rayonnement confin ouvert sur l ext rieur Ce mot cl doit tre activ lorsque le calcul du rayonnement est fait dans un volume non ferm Cette option est utiliser avec pr caution lorsque la fermeture du domaine est impossible DOMAINE DE RAYONNEMENT CONFINE OUVERT SUR L EXTERIEUR 6 13 5 Grandeurs physiques
14. voque une m thodologie possible pour la r alisation d un calcul Les utilisateurs pourront donc s inspirer des l ments rassembl s dans le chapitre pour les aider trouver la m thode de travail qui leur semble la plus appropri e On trouvera galement abord s les probl mes de gestion des erreurs et une d marche pour l analyse d un ventuel dysfonctionnement du calcul est propos e 4 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 2 4 Niveau de compl tude Le chapitre 9 pr sente une compilation d exemples comment s parfois avec beaucoup de d tails Le choix volontaire qui a t fait est de red crire finement la d marche conduisant la simulation d un cas depuis l analyse du ph nom ne mod liser le choix des param tres jusqu la phase de post processing et d analyse Cela entra ne bien s r une certaine r p tition d aspects voqu s d autres endroits du document En contre partie cela permet de mettre l accent sur les aspects physiques qui ont t volontairement occult s lors de la description des param tres et mots cl s Les utilisateurs pourront mettre profit ces exemples lors de la mise en uvre de leurs propres cas Enfin on trouvera en annexe la description des formats fichiers r sultats notamment destin aux utilisateurs d sirant analyser leurs r sultats avec des post processeurs autres que ENSIGHT ou RUBENS ou encore des table
15. 6 13 5 a Bandes spectrales NON Il est possible de prendre en compte l aspect spectral du rayonnement thermique Les corps sont alors consid r s gris par bande On fournit l missivit pour chacune des bandes spectrales Le nombre de bandes spectrales est actuellement limit 100 ce qui est d j consid rable En fonction du nombre de bandes spectrales indiqu es on fournit ensuite ensuite les limites inf rieures et sup rieures de chacun des bandes m NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYONNEMENT bande 1bdi 1bd2 RAYT BANDES SPECTRALES 1 1 e 10 10 bande emissi ref RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 1 0 95 1 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 65 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres 6 13 5 b Emissivit D finition des missivit s des divers mat riaux en fonction de la longueur d onde Pour chaque bande on dispose du num ro de la bande et on fournit l missivit correspondante et la liste des r f rences concern es par cette d finition NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYONNEMENT 2 bande 1bdi 1bd2 RAYT BANDES SPECTRALES 1 1 e 10 1 e 6 RAYT BANDES SPECTRALES 2 1 e 6 10 bande emissi ref RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 1 0 95 123 RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 2 0 9 123 RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 1 0 45 45 RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 2 0 3 4 5 6 14 Conditions limit
16. DIRICHLET 25 2 CLIM DIRICHLET 40 5 12 Pour imposer une condition on demandera toujours l utilisateur la liste des r f rences sur lesquelles il faut appliquer la condition Une liste limit e la valeur 1 signifie qu il faut appliquer la valeur sur tous les objets appartenant cette condition REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 2 5 12 CLIM DIRICHLET 25 2 5 12 REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 2 5 12 CLIM DIRICHLET 25 t 3 7 Conventions pour les unit s Toutes les grandeurs sont exprim es dans le syst me international La seule exception est la temp rature qui est toujours exprim e en degr s Celsius unit qui s av re plus parlante pour les utilisateurs On attire l attention de l utilisateur qui programme des lois de variations des diff rentes grandeurs physiques masse volumique en fonction de la temp rature sur le fait que SYRTHES lui fournira une temp rature en degr s Celsius Ces lois supposant parfois une 34 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 8 Conventions pour la d finition des angles temp rature en Kelvin il ne faudra pas que l utilisateur omette d effectuer la transforma tion On trouvera en annexe un r capitulatif des unit s utilis es dans le code 3 8 Conventions pour la d finition des angles Lors de l entr e des param tres de la simulation l utilisate
17. Pour compl ter les conditions aux limites du calcul on d finit une temp rature impos e sur le bord du trou de la plaque REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 9 CLIM DIRICHLET 50 9 9 2 4 Les r sultats On pourrait de la m me fa on que pour le cas 3rond2 d reprendre le listing issu du calcul On engage les lecteurs se reporter au cas pr c dent Il faut simplement signaler que diverses informations relatives la p riodicit seront alors remplies D un point de vue informatique la prise en compte de la p riodicit ne p nalise que peu le co t du calcul La figure suivante illustre le champ de temp rature dans la pi ce solide apr s 1200 secondes De fa on bien illustrer le caract re p riodique de la solution obtenue le domaine simul a t reproduit 9 fois On note la parfaite continuit du champ de temp rature entre les domaines qui illustre le fait que le caract re p riodique dans deux directions pour ce cas est bien simul F1G 9 18 Champ de temp rature t 12000 s SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 119 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 9 3 Prise en compte de r sistances de contact 9 3 1 Description du cas Analyse du probl me On se propose ici d illustrer la prise en compte de r sistances de contact dans le cas d une plaque qui pr sente une fissure La plaque est initialement une temp rature uniforme de 20 C et o
18. applications Il s est av r par exemple que dans la plupart des cas les conditions initiales sont tr s souvent uniformes sur le domaine ou tout du moins par bloc et que les conditions aux limites sont bien souvent constantes dans le temps Partant de cette constatation et dans un souci d am lioration de l ergonomie du code il nous a sembl int ressant de proposer l introduction de certaines conditions directe ment dans le fichier de param tres Une telle m thodologie s av re assez souple puis qu elle permet de s affranchir dans de nombreuses configurations de toute criture de sous programmes utilisateurs Par ailleurs la modification des valeurs des conditions aux limites devient imm diate Ce type de d finition des conditions aux limites et propri t s physiques s applique donc celles qui sont constantes dans le temps et constantes spatialement par bloc La mise en place des conditions s appuie alors sur les r f rences des n uds ou des faces du maillage Si la mise en place d un minimum de r f rences est indispensable pour permettre au code la diff rentiation des types de conditions aux limites cf 3 5 la d finition des valeurs num riques des conditions ne les utilise pas obligatoirement Des sous programmes uti lisateurs sont disponibles pour permettre ventuellement la mise en place des conditions sp cifiques 3 6 1 Principe g n ral de fonctionnement La mise en place d une condition
19. il a t choisi de d coupler informatiquement et g om triquement le traite ment du rayonnement thermique Le module de rayonnement de SYRTHES travaille sur un maillage qui lui est propre Ce maillage est constitu de segments 2 n uds en dimension 2 ou de triangles 3 n uds en dimension 3 Le choix de d coupler les discr tisations spatiales pour le traitement de la conduction d un c t et du rayonnement de l autre pr sente plusieurs avantages e Les discr tisations pour la r solution de la conduction et du rayonnement sont ind pendantes De cette fa on le degr de finesse des 2 maillages est ind pendant On peut rappeler ici que le traitement du rayonnement thermique est relativement gourmand en place m moire puisque pour un maillage comprenant N facettes il faudra stocker N N 1 2 facteurs de forme Il est donc important que la n cessit de raffiner une zone pour le traitement de la conduction n engendre pas un nombre de facettes prohibitif pour le traitement du rayonnement Un exemple est donn sur la figure 3 20 e L utilisation d un maillage sp cifique pour le rayonnement permet de prendre en compte des conditions aux limites particuli res En effet dans certaines configurations il est n cessaire de fermer le domaine de calcul en imposant par exemple une temp rature donn e sur certaines facettes C est typiquement le cas lorsque le domaine comprend des entr es et des sorties de fluide Un exemple
20. la limite se d roule en deux temps SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 33 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s 1 Fournir la liste des r f rences des n uds ou faces soumis cette condition Cette tape est obligatoire elle permet au code d tablir les conditions qui seront utilis es pour le calcul 2 Donner la valeur num rique de la condition en fonction de la r f rence du n ud ou de la face Cette tape peut tre faite directement dans le fichier de donn es ou par le biais de sous programmes utilisateurs dans les cas plus complexes Pour une condition donn e on traite les groupes dans l ordre o ils ont t d finis S il y a conflit ou recouvrement le dernier appel au mot cl crase les valeurs d j g n r es par les appels pr c dents Pr cisons enfin que lors de l utilisation simultan e du fichier de param tres et des pro grammes utilisateurs ces derniers sont toujours prioritaires sur les donn es entr es par fichier L entr e des conditions dans le fichier de donn es est d crite au chapitre 6 Dans tous les cas les n uds ou faces pour lesquels aucune condition physique limite initiale n aura t sp cifi e prendront les valeurs par d faut cf chapitre 6 On pr sente ci dessous un exemple de condition la limite entr e dans le fichier de donn es REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 2 5 12 CLIM
21. riques li s la r solution les conditions phy siques lorsqu elles sont constantes en temps et les conditions aux limites lorsqu elles sont constantes en temps e des fichiers sources Fortran utilisateurs dont certains des sous programmes sont op tionnels d finition des conditions physiques et conditions aux limites variables en temps et en espace par exemple 4 1 1 b Les fichiers de r sultats Les r sultats sont constitu s par les fichiers suivants e un fichier g om trique contenant la g om trie du domaine solide destin au post processeur e un fichier r sultat solide contenant la temp rature chaque n ud du maillage e un fichier chronologique similaire au pr c dent mais contenant les r sultats en plu sieurs pas de temps d finis par l utilisateur e un fichier d historiques en temps pour le solide permettant de suivre l volution en temps d un ensemble de points du solide Cette option vise plus particuli rement les utilisateurs int ress s par les transitoires thermiques et donc cherchant le r chauffement ou le refroidissement d un ou plusieurs points particuliers 38 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 4 1 Organisation des fichiers relatifs SYRTHES Maillage solide Param tres conduction SYRTHES Fortran Suite utilisateurs Sur le solide G om trie R sultat Chronologique Hist
22. thodes num riques de base restent d actualit dans la version actuelle du code On pourra trouver dans les exemples du chapitre 9 et la partie validation de la r f rence 4 diverses configurations illustrant le domaine d application du code 2 5 Mise jour L obtention d un produit optimal n cessite la collaboration des utilisateurs Pour cette raison ce manuel comporte une fiche en fin de document permettant de rassembler les SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 2 Quelques informations concernant ce document anomalies et les am liorations souhait es ou difficult s rencontr es lors de la mise en oeuvre de SYRTHES 3 4 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Premi re partie S YRTHES 3 4 Fonctionnalit s et sp cificit s 3 Ce chapitre est destin donner une id e pr cise des potentialit s du code SYRTHES et de son couplage avec le code de thermohydraulique Code_Saturne On commence par rappeler les ph nom nes physiques qui sont pris en compte puis on explicite les choix de mod lisation qui ont t pris Enfin on trouvera dans ce chapitre les principales conventions qui sont utilis es dans SYRTHES Les utilisateurs pourront donc de reporter ce chapitre pour e v rifier si le probl me qu ils souhaitent traiter entre dans le champ d application de la version e comprendre certains
23. uvre du rayonnement thermique On trouve tout d abord dans le fichier un r capitulatif des conditions impos es sur les maillages 4 LECREF REFERENCES DES NOEUDS DU SOLIDE AVEC COEFFICIENTS D ECHANGE CES 4 4 LECRER REFERENCES DES NOEUDS DU SOLIDE AVEC RAYONNEMENT CONFINE sh ME UE 4 LECRER MAILLAGE RAYONNEMENT REFERENCES DES FACES COUPLEES AU SOLIDE 1 44 EVADIM CARACTERISTIQUES DU M amp ILL GE SOLIDE ELEMENTS FINIS NOMBRE DE noeuds 6504 elements volumiques 3072 elements de bord de type flux 300 faces couplees noeuds couples faces avec CL flux noeuds avec CL Dirichlet faces avec CL coefficient d echange faces avec resistance de contact noeuds avec resistance de contact elements volumiques periodiques noeuds periodiques elements surfaciques avec rayt confine noeuds avec rayonnement confine faces avec rayonnement infini noeuds en rotation elements avec flux volumique om ao e 00000000000000 4 EVADIM CARACTERISTIQUES DU MAILLAGE DE RAYONNEMENT NOMBRE DE maillage rayonnement nombre de noeuds maillage rayonnement nombre d elements facettes couplees avec le solide facettes couplees avec le fluide facettes a temperature imposee facettes a flux impose facettes de type paroi equivalente facettes de type milieu semi transparent noeuds couples avec le solide noeuds couples avec le fluide
24. 14 heures 134 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Conclusion 10 Aujourd hui SYRTHES permet de traiter des probl mes complexes faisant intervenir simultan ment les ph nom nes de conduction de rayonnement et dans sa version coupl e avec un code de ther mohydraulique de convection Au fur et mesure que l on int gre de plus en plus de ph nom nes dans la simulation on peut esp rer obtenir des r sultats de plus en plus pr cis Cependant les calculs deviennent plus d licats mener puisqu il faut appr hender des ph nom nes physiques tr s diff rents voluant sur des chelles de temps elles aussi tr s diff rentes Le document pr sente les l ments indispensables la mise en uvre du code SYRTHES 3 4 On a cherch au sein de SYRTHES d coupler la mise en uvre du rayonnement le plus possible pour ne pas p naliser les utilisateurs lors de la mise en uvre du code pour des calculs de conduction uniquement De plus cela permet facilement de r aliser un calcul prenant en compte le rayonnement et un calcul ne prenant pas en compte cet aspect Il suffit en fait d activer et de ne pas activer le rayonnement confin Ce manuel pr sente galement l utilisation du code dans le cadre d un couplage avec le code de thermohydraulique Code Saturne Les utilisateurs du code fluide disposent alors d un outil complet et performant permettant la mod lisation des
25. 2 Les aspects g om triques 10 3 1 3 Les mat riaux trait s 12 3 1 4 Conditions initiales 15 3 1 5 Les conditions aux limites 15 3 1 6 Les flux volumiques 18 3 1 7 Les r sistances de contact 18 3 2 Le rayonnement thermique 20 S2 Generalites Les A AR APN A A R ET DONS nr Xe 20 3 2 2 Le traitement du rayonnement thermique dans SYRTHES 20 3 2 3 El ments de validation 21 3 2 4 G ome tries fus os Rates te 0e ie RE Or na ME 21 3 2 5 Propri t s physiques 22 3 2 6 Conditions aux limites 22 3 3 Couplage avec un code de thermohydraulique 23 3 3 1 Une meilleure appr hension des conditions aux limites pour le fluide ou pout 16801106 s hian daor pt sre an e dans ADS es 23 3 3 2 Prise en compte des transitoires thermiques 24 3 3 3 Acc s au champ thermique dans le solide 25 3 4 SYRTHES un code bas sur la modularit 26 3 4 1 Couplages SYRTHES code fluide 26 3 4 2 Le traitement du rayonnement thermique 28 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation V RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 TABLE DES MATI RES 3 4 3 La souplesse p
26. 200000003E 00 200000086E 02 390000000E 00 722 666666636E 02 000000000E 00 200000003E 00 200054650E 02 390000000E 00 703 000000000E 00 000000000E 00 200000003E 00 232495682E 02 LT M Num ro du noeud Temp rature du noeud FIG B 6 Fichier historique issu de SYRTHES Ce fichier au format tr s simple peut tre trait directement par des logiciels standards de trac de courbes On sugg re par exemple gnuplot ou xmgr disponibles sur station de travail et appartenant au domaine public SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 147 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE B Formats des fichiers SYRTHES 148 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Sous programmes utilisateurs SYRTHES 3 4 C INITMEP Initialisation du champ de temp rature page 73 Par d faut la temp rature initiale peut tre fonction de l espace CPHYSO Propri t s physiques des mat riaux page 73 Il est ici possible de d finir finement les lois de variation de e la masse volumique e la chaleur sp cifique e la conductivit qu elle soit isotrope orthotrope ou anisotrope Par d faut ces propri t s sont fonction de l espace du temps et de la temp rature locale Elles sont fournies par n uds par l ments ou par n ud par l ment LIMSOL Conditions aux limites sur les noeuds page 76 Les conditions aux limites peuvent tre de plusieurs types e Dirichl
27. 57 81 G g n ralit s 104 g om trie 10 2D cart sien 21 2D cat sien 11 3D 12 21 axisym trie 11 21 gestion des correspondants 51 gestion des sorties 52 104 gestion du calcul 50 104 H SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 161 INDEX historiques 53 59 temp rature 10 temp ratures maximales 53 I titre 48 initialisations 73 transitoire 24 initmp F 15 73 inrefa F 82 U unit s conventions 34 L utilitaires 43 limfso F 15 16 80 limsol F 15 16 76 V validation 21 35 M volumes connexes 64 m thodologie 91 maillages 27 28 93 masse volumique 10 13 58 mat riaux 12 49 anisotropes 14 58 102 isotropes 13 58 orthotropes 13 58 P p riodicit 16 116 p riodicit rayonnement 65 pas de temps 50 portabilit 35 post processeur 42 pr processeur 42 propri t s physiques 58 R r f rences 30 33 55 82 IDEAS MS 32 SIMAIL 31 SYRTHES 32 conditions limites 30 mat riaux 31 rayonnement 32 r sistances de contact 18 120 rayonnement 10 20 28 124 126 domaine ouvert 65 donn es g n rales 61 Fortran utilisateur 83 S solveur 54 sym trie 16 sym trie rayonnement 64 syrthes data 47 syrthes ray 61 syrthes2ensight 43 syrthes2med 25 43 T 162 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008
28. 6 3 2 CLIM RES CONTACT g 4 CLIM PERIODICITE T vx vy vz 13 145 CLIM PERIODICITE R vx vy vz ai a2 a3 b1 b2 b3 1 2 1 3 4 CLIM RAYT INFINI T emiss 5 CLIM RAYT INFINI 20 1 2 Les conditions aux limites possibles sont les suivantes FLUX condition de type flux impos Flux en W m valeur par d faut 0 W m DIRICHLET condition de type Dirichlet Temp rature en C valeur par d faut 20 C COEF ECH condition de type coefficient d change Coefficient d change en W m K et temp rature ext rieure en C valeur par d faut T 20 C h 0 W m K RES CONTACT r sistance de contact R sistance en W m XK valeur par d faut 0 W m K c est dire coupure totale PERIODICITE de translation ou de rotation La d finition de p riodicit s est explicit e en d tail ci dessous RAYT INFINI rayonnement infini On fournit la temp rature l infini degr s C et l missivit de la paroi Remarque pour tous ces mot cl s une liste des r f rences r duite 1 signifie qu il s agit de tous les n uds ou faces soumis cette condition Remarque tout bord pour lequel aucune condition la limite n aura t sp cifi e se verra auto matiquement attribuer une condition de flux nul D finition des p riodicit s On pourra se reporter au paragraphe 3 1 5 pour les d tails concernant le traitement de la p riodicit Il est possible de d fin
29. 6 designe une sortie T 50 degre C C CUTI IF NUMREF EQ 5 THEN CUTI TEMRAY NGFAC 30 m Si la facette porte la r f rence 5 CUTI ELSEIF NUMREF EQ 6 THEN la temp rature est impos e 30 C CUTI TEMRAY NGFAC 50 Si la facette porte la r f rence 6 Fa ENDIF la temp rature est impos e 50 C CU3O00 CONTINUE F1G 7 13 D finition des temp ratures impos es sur les facettes Et il faut fournir e la temp rature imposer sur la facette TEMRAY NGFAC la temp rature doit tre donn e en degr s C 7 7 4 D finition des flux impos s sur les facettes La partie du sous programme limray qui est destin e la d finition des flux sur les facettes est la suivante La boucle est r alis e sur les faces du maillage qui portent la condition la limite RAYONNE MENT REFERENCES FACES FLUX IMPOSE cf page 66 Pour une facette N on a acc s e au num ro global de la facette NGFAC e la r f rence de la facette NUMREF e aux coordonn es des n uds de la facette COORAY NODRAY N i j j me coordonn e du i me n ud de la facette N en dimension 2 i j 1 2 en dimension 3 i j 1 3 Et il faut donner e le flux imposer sur la facette pour la bande i VFIRAY N i 1 le flux doit tre donn en W m SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 7 Sous programme utilisateur LIMRAY GE ES C 4 D
30. AE aE aE aE a C C DIMENSION 2 DIMENSION DES ELTS 2 C NOMBRE DE NOEUDS 6504 C NOMBRE D ELEMENTS 3072 C NOMBRE DE NOEUDS PAR ELEMENT 6 Ce 4e de 0e 6e 2e 2e DE GE DE DE GE DE DE DE GE DE DE DE GE DE DE DE GE DE D DE GE DE DE DE GE DE DE DE GE DE DE DE EE EE G Ent te de la liste des noeuds s RUBRIQUE A 3 NOEUDS Indicateur de Coordonn es RSR r 1 2 1000000E 00 0000000E 00 0000000E 00 2 3 1621089E 00 0000000E 00 0000000E 00 Num ro du noeud gt 3 3 2291902E 00 0000000E 00 0000000E 00 6502 11 4686601E 00 1559004E 01 0000000E 00 6503 O 1567926E 00 1641783E 01 0000000E 00 6504 11 1567926E 00 1591783E 01 0000000E 00 R f rence c T ER E A SE TE AAA IAS AN A ARR C RUBRIQUE C AIEA Set 1 492 429 430 1717 1718 1719 ARRETE 2 1 492 381 429 1720 1721 1717 3 1 491 453 454 1722 1723 1724 R f rence de l l ment 3070 4 1538 1523 1539 6500 6501 6502 3071 4 1523 1524 1539 6460 6503 6501 3072 4 1539 1824 1540 6503 6357 6504 Num ro des noeuds des l ments C C RUBRIQUE REFERENCES DES FACES C R 1 m m m zZ m Z E N d LS D 3 La N La S AN Q 23 Si Sr ipte RN s be Ent te de la liste ER lalenan i des r f rences des faces 3 3 3 3 R f rences des faces 3071 io o oi 3072 0 0 11 F1G B 4 Structure du fichier r sultat g om trique SYRTHES 3 4 Manuel
31. C num rot s s par ment on fournit ici le C Numero global du noeud pee num ro global du n ud i e celui qu il NUMNO NDIRS N a poss de dans le fichier maillage C C References du noeud A R f rence du n ud courant NUMREF NREFS NUMNO c Coordonn es du n ud G Coordonnees du noeud a suivant la dimension du XX COORDS NUMNO 1 probl me il existe une YY COORDS NUMNO 2 coordonn e z ou non IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NUMNO 3 TT TMPS NUMNO a Temp rature au n ud courant C ai Si le noeud porte la reference 5 le dirichlet vaut 2 sinon 3 G IF NUMREF EO 5 THEN VDIRS N 2 0D0 lt Valeur de la temp rature ELSE degr s Celsius VDIRS N 3 0D0 ENDIF C 300 CONTINUE FIG 7 4 Codage des conditions aux limites de type Dirichlet SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 77 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur Temps physique auquel on se trouve ane en secondes Tous les n uds indiqu s comme ayant une condition la limite de type change dans le fichier de donn es es e 4 INITIALISATION DES CONDITIONS LIMITES DE TYPE C COEFFICIENT D ECHANGE C C Temps courant sur le so T TEMPSS Les n uds portant une condition c la limite de type change tant DO 400 N 1 NBECHS num rot s s par ment on fournit ici c le num ro global du n ud i e celui c Numero global du no ud qu il poss d
32. C4C gt NDPT num ro du pas de temps courant gt TEMPS temps physique courant seconde gt DT valeur du pas de temps du calcul seconde Format A4 18 2E16 6 ligne 8 commentaire 4 caract res puis liste des variables qui apparaissent sur la ligne suivante ligne 9 CH VERSION DATE gt CH cha ne de 4 caract res C6C gt VERSION cha ne de 8 caract res indiquant la version du module SYRTHES utilis e pour le calcul gt DATE cha ne de 16 caract res Format A4 A8 A16 Puis pour chaque variable r sultat 1 dans le cas du mod le g n ral 2 pour les r sultats sur la peau du fluide et un nombre d pendant du nombre de bandes spectrales dans le cas du rayonnement on trouve le groupe suivant e ligne 1 NOM_VARIABLE cha ne de 12 caract res e ligne 2 I1 11 L entier indique le type de discr tisation de la variable courante gt 1 r sultats sur les l ments du maillage gt 3 r sultats sur les n uds du maillage e lignes suivantes les r sultats avec le format 6E13 7 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 145 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE B Formats des fichiers SYRTHES On pr sente ci dessous un fragment type du fichier des r sultats Titre du probl me Dimension des l ments Dimension du probl me Nombre d l ments Nombre de n uds P1 Nombre de n uds P2 Nombre de scalaires r sultats CAS EXEMPL RARE AE A AE
33. DO 500 N 1 NBRESS tant num rot s s par ment on fournit c nanan ici le num ro global du n ud i e celui c Numero global du noeud qu il poss de dans le fichier maillage NUMNO NRESCS N 1 C References du noeud A R f rence du n ud courant NUMREF NREFS NUMNO c Coordonn es du n ud c Cobrdonnegs du noeud u o suivant la dimension du XX COORDS NUMNO 1 probl me il existe une YY COORDS NUMNO 2 coordonn e z ou non IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NUMNO 3 G C Temp rature du noeud TT TMPS NUMNO C C Si le noeud porte la reference 4 la resistance C vaut 0 5 et 0 7 sinon G IF NUMREF E Q 4 THEN VRESCS N 2 0 5D0 Valeur de la r sistance de contact ELSE W m K en fonction de la VRESCS N 2 0 7D0 r f rence du n ud ENDIF G 500 CONTINUE FIG 7 6 Codage des conditions aux limites de type coefficient r sistance de contact SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 79 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur 7 4 Conditions aux limites sur les faces LIMFSO Ce sous programme est utiliser lorsque l option CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD OU FACE est choisie gale FACE Dans ce cas toutes les conditions aux limites hormis Dirichlet o par d finition la temp rature est impos e sur les n uds sont impos es sur les faces Au niveau du sous programme l utilisateur doit fournir pour chaque face la valeur de la condition
34. EDF 2008 CHAPITRE 10 Conclusion 136 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Grandeurs physiques et unit s Grandeur Unit Signification T C Temp rature p kg m Masse volumique Cp J kgK Chaleur sp cifique k W mK Conductivit thermique Q W m Flux surfacique W m Flux volumique h W m K Coefficient d change g W m K R sistance de contact Qi degr Angles w rad s Vitesse de rotation g W m Vecteur flux Pi R flectivit Ei Emissivit F Facteur de forme RE T 1o N Surface rayonnement A SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 137 ANNEXE A Grandeurs physiques et unit s 138 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Formats des fichiers SYRTHES B Ce chapitre propose une description d taill e des formats des fichiers issus de SYRTHES Bien que des utilitaires aient d j t crits pour la transformation du format retenu pour les r sultats issus de SYRTHES en un format accept par divers post processeurs l utilisateur pourra tre amen relire tout ou partie de ces fichiers pour les adapter un post traitement particulier ou des formats de post processeurs maison par exemple Dans la suite du chapitre nous serons amen s d crire les cha nes de caract res qui sont utilis es dans les fichiers les espaces seront alors figur s par des poin
35. HIST NOEUDS Ce mot cl permet de fournir la liste des n uds sur lesquels on souhaite disposer des historiques Ce mot cl peut au besoin tre invoqu un grand nombre de fois si la liste des no uds s av re longue 6 11 2 Bilans de flux BILAN FLUX SURFACIQUES 12 3 BILAN FLUX VOLUMIQUES 2 4 Mot cl BILAN FLUX SURFACIQUES Mot cl BILAN FLUX VOLUMIQUES SYRTHES permet de r aliser des bilans de flux soit sur les facettes de bord bilan de flux surfaciques soit sur des l ments volumiques bilan flux volumiques Dans les deux cas l utilisateur fournit une liste de r f rences et SYRTHES fournira en retour les flux sur l ensemble des facettes ou l ments concern es par ces r f rences Ces mots cl s peuvent appara tre plusieurs fois dans le fichier ce qui permet de r aliser des bilans par portions de fronti re ou de domaine Attention cette fonctionnalit n est accessible que lorsque les conditions aux limites sont impos es sur les faces des l ments Dans le fichier lisitng SYRTHES pourra fournir SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 59 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres e le flux de condition la limite c est le flux engendr par une condition de type flux ou change e le flux convectif dans le cas o la facette est coupl e un domaine fluide e le flux radiatif dan
36. Pour chaque point solide DO 100 N 1 NPOINS Pour tous les n uds solides C c References du point courant NUMREF NREFS N eg Num ro de r f rence du n ud courant C c Coordonnees du point courant XX COORDS N 1 YY COORDS N 2 a Coordonn es du n ud courant IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS N 3 C c Temperature du noeud TT TMPS N Temp rature du n ud courant C Si la conductivite est isotrope GOO ANNEN aN An EEN S EAE h IF ISOTRO EQ 1 THEN c Si le noeud courant porte la reference 4 IF NUMREF EQ 4 THEN PHYSOL N 1 Masse volumique par d faut 7700 kg m3 PHYSOL N 2 Conductivit thermique par d faut 25 1 W mK PHYSOL N 3 Chaleur sp cifique par d faut 460 J kg K ENDIF ENDIF x C c Si la conductivite est orthotrope CT OU E E EE OA E T IF ISOTRO EQ 2 THEN c Si le noeud courant porte la reference 4 IF NUMREF EQO 4 THEN PHYSOL N 1 Masse volumique par d faut 7700 kg m3 PHYSOL N 2 Chaleur sp cifique par d faut 460 J kg K PHYSOLIN 9 suivant x Conductivit thermique PHYSOL N 4 suivant y par d faut 25 1 W mK IF NDIM EQ 3 PHYSOL N 5 suivantz ENDIF mt ENDIF C c Si la conductivite est anisotrope En dimension 2 IF ISOTRO EQ 3 THEN D finition des conditions pour les n uds portant fa Cas de la dimension 2 la r f rence 4 IF NDIM EQ 2 THEN C G Si le noeud courant porte la reference 4 IF NUMREF EQ 4 THEN PHYSOL N 1 Masse volumique par d faut 7700 k
37. RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 8 6 La gestion des erreurs Dans le cas des calculs instationnaires il est important d obtenir une bonne convergence du solveur chaque pas de temps Si la pr cision atteinte par le solveur reste moyenne de l ordre de 1074 par exemple il faut envisager d augmenter le nombre d it rations du solveur ou de choisir un pas de temps plus petit Ceci est d autant plus important que le calcul fait intervenir des conditions de type flux surfaciques ou volumiques L appr ciation de la convergence Dans tous les calculs num riques l appr ciation de la convergence reste souvent d licate et est un souci majeur pour l utilisateur effectivement il n existe pas de crit re absolu permettant d affirmer qu un calcul est converg Il faudra donc utiliser un certain nombre d indicateurs qui seront autant d aides l appr ciation de la convergence On pourra notamment citer e le comportement du solveur it ratif r duction du nombre d it rations n cessaires pour l obten tion d une bonne pr cision e la g n ration des historiques en plusieurs points strat giques du domaine l examen de ces historiques peut faire appara tre des courbes tendant vers des asymptotes e l analyse des r sultats dans le post processeur examen des profils de temp rature en divers pas de temps montre l volution de la temp rature au cours du temps e l exp rience
38. Rayonnement donn es g n rales e n tous les n pas de temps l utilisateur fixe alors la valeur de n Mot cl HISTORIQUES RAYONNEMENT Comme dans le cas de la conduction il est possible de suivre pr cis ment l volution de la temp rature de certaines facettes L utilisateur fournira ensuite la liste des facettes concern es La temp rature sera fournie chaque pas de temps oui criture du fichier d historiques non pas de fichier 6 13 3 Gestion des correspondants et des facteurs de forme Gestion des correspondants et facteurs de forme NOMBRE DE REDECOUPAGES POUR CALCUL DES FACTEURS DE FORME O DOMAINE DE RAYONNEMENT CONFINE OUVERT SUR L EXTERIEUR NON STOCKAGE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER OUI LECTURE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER NON gt STOCKAGE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT OUI LECTURE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT NON Mot cl Nombre de redecoupages pour calcul des facteurs de forme Dans le cas o le maillage pour le rayonnement n est pas suffisamment raffin il est possible d augmenter la pr cision du calcul des facteurs de forme en demandant un d coupage automatique des facettes lorsqu elles sont partiellement cach es par des obstacles Attention si cette option peut s av rer int ressante elle est g n ralement tr s gourmande en temps calcul Il est de toute fa on toujours pr f rable de co
39. au niveau de la mise en uvre d un cas coupl maillages fluide et solide peuvent m me tre g n r s par deux quipes diff rentes e de faciliter le cha nage avec d autres codes num riques En m canique par exemple le calcul des contraintes d origine thermique n cessite la connaissance du champ de temp rature dans le solide uniquement SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 29 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s e de pouvoir proposer un couplage de SYRTHES avec un code de thermohydrau lique quelconque un co t r duit e de permettre une minimisation du co t de maintenance et d volution puisque les codes fluides et le module SYRTHES peuvent voluer de fa on ind pendante e de p r niser le code SYRTHES quel que soit le devenir des codes de thermo hydraulique Parmi les inconv nients que l on peut voquer on rel ve le fait que le nombre de fichiers fournir et de fichiers r sultats augmente ce qui est somme toute assez logique puisque le processus physique global simuler comprend plus de ph nom nes L organisation in formatique propos e devrait permettre de rendre mineur cet inconv nient 3 5 L utilisation des r f rences 3 5 1 Les r f rences sur le maillage de conduction La plupart des mailleurs offrent la possibilit d imposer des r f rences ou couleurs sur les n uds et ou ar tes et ou faces des maillages SYRTHES ut
40. avec resistance de contact 0 noeuds avec resistance de contact 0 elements volumiques periodiques 0 noeuds periodiques 0 noeuds avec flux volumique 0 noeuds en rotation 0 MEMISO ESPACE MEMOIRE OCCUPE Premi re lecture du maillage solide Tabieaus en d r Bilan des nombres de n uds et d l ments Entiers 46117 soumis Reels 111181 aux diverses conditions x MEMISO ESPACE MEMOIRE OCCUPE Tableaux de travail Entiers 23376 Reels 0 En fonction de la taille du maillage et des conditions prendre en compte bilan de l espace m moire n cessaire au calcul Les tableaux en dur seront utilis s tout au long du calcul L espace occup par les tableaux de travail sera lib r en sortie de cette phase d initialisation FIG 9 5 Informations g om triques SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 109 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples On r alise ici un calcul solide seul gt il n existe pas de maillage fluide coupl X X LIMNUF Nombre de noeuds fluides couples 0 X XX XMFLUI MAILLAGE SURFACIQUE FLUIDE COUPLE 0 elements X XX LECSI2 MAILLAGE ELEMENTS FINIS DU SOLIDE Dimension du maillage 2 Mise en m moire centrale Nombre de noeuds sommets 3000 du maillage solide Nombre total de noeuds 11688 R capitulatif de ses principales Nombre d elements 5688 caract ristiques Maximum des numeros de reference 9 x LECSI2 Verification du
41. cf paragraphe pr c dent Il faudra par cons quent d finir des sorties chronologiques sur le solide avant de d finir celles sur la peau du fluide Ces critures sont donc simplement g r es l aide de trois mots cl s qu il s agit d activer ou non Mot cl ECRITURE MAILLAGE PEAU FLUIDE Mot cl ECRITURE RESULTATS PEAU FLUIDE Mot cl ECRITURE CHRONO PEAU FLUIDE 6 6 Choix num riques Choix numeriques NOMBRE ITERATIONS SOLVEUR SOLIDE 100 PRECISION POUR LE SOLVEUR SOLIDE 1 E 6 L quation de la thermique dans le solide est r solue gr ce une m thode it rative de type gradient conjugu pr conditionn La pr cision de la r solution peut tre r gl e par l utilisateur Deux mots cl s pr vus cet effet permettent l utilisateur de trouver un juste compromis entre la pr cision souhait e et le temps calcul n cessaire la r solution Mot cl NOMBRE ITERATIONS SOLVEUR SOLIDE Mot cl PRECISION POUR SOLVEUR SOLIDE convergence relative Il est n cessaire ici de pr ciser un point technique le test d arr t de la m thode it rative employ e est bas sur 3 crit res e le nombre d it rations maximum donn e un crit re de convergence absolue e un crit re de convergence relative L algorithme s arr te donc soit e lorsque le nombre d it rations maximum est atteint e lorsque les deux crit
42. d utilisation 143 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE B Formats des fichiers SYRTHES B 2 Champs de r sultats Le module SYRTHES g n re divers fichiers de r sultats Les r sultats finaux sont constitu s de la temp rature aux n uds du maillage Ils sont fournis dans le fichier de r sultats L utilisateur peut galement demander la sauvegarde de r sultats in term diaires dans un second fichier dit chronologique Dans le cas des couplages avec un code de thermohydraulique des grandeurs compl mentaires sur la peau du domaine fluide en contact avec le solide sont galement disponibles On a alors acc s deux fichiers suppl mentaires de r sultats des r sultats au dernier pas de temps et des r sultats interm diaires Ces fichiers ont une structure identique celle des fichiers de r sultats sur le solide Les r sultats sont constitu s de la temp rature fluide en proche paroi et du coefficient d change fluide Dans le cas des calculs avec rayonnement on a galement acc s des r sultats sp cifiques di rectement sur le maillage de rayonnement temp rature flux radiatif mais dans ce cas il s agit de grandeurs constantes par l ment On dispose alors de un ou deux fichiers suppl mentaires r sultats et chronologiques Les fichiers r sultat et chronologique ont une structure identique si ce n est que le second contient les r sultats en plusieurs pas de temps Enf
43. de conserver une trace des conditions dans lesquelles son calcul a t effectu Cette premi re partie du listing correspond la r alisation de toutes les initialisations et des calculs pr liminaires SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 107 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 30 JUL 2001 16h49 11 Date et heure de lancement du calcul KER EREREEEREREREREREREREEEERELREREEREERELREEEEREEE ERELE EEILEEEEIEEEX 55555 YY YY RRRRRR TTTTTTTT HH HH EEEEEE 55555 55 TIT RR RR TE HH HH EE 5S 5S YYYY RR RR TT HH HH EE 5S 5555 YY RRRRRR TT HHHHHHH EEEE 5555 5S YY RR RR TT HH HH EE SS 5S YY RR RR TT HH HH EE SS 5555S YY RR RR TT HH HH EEEEEE 5555 RE DE DE HE DE DE DE DE E HE DE DE DE DE JE IE DE E AE DE IE JE JE DE JE E DE JE IE AE DE JE JE DE AE DE AE AE AE JE DE AE AE E AE JE AE DE EE JE DEEE AE AE E ME E FE VERSION 3 3 TEMPS D ENTREE ETAPE D INITIALISATION 0 000000 Temps CPU d pens RE EE HE DE DE DE EEE DE DE DE EE DE EE EE EE E EE E DE E EEE DE DE EE EE E aE EE E E EEE DE DE EE EE DE DE EEE DE DE EEE EE EE AE EMPLACEMENT ET NOM DES FICHIERS DE SYRTHES KEEKEEKE DE EEE DE DE EE HE DE DE E DE DE E EE E DE aE EE EE DE EE aE DE DE EEE EE EEE E DE EEE DE DE DE EE EE EEE aE EMPLACEMENT DES FICHIERS POUR SYRTHES AMONT SUITE AVAL 5 NOM DES FICHIERS AMONT POUR SYRTHES DONNEES DU CALCUL syrthes data GEO
44. diff rentes aux l ments du maillage pour diff rencier les divers mat riaux 4 num ros de sous domaine diff rents sont utilis s un pour chacun des disques et un pour l enceinte Nous avons galement besoin de num ros de r f rences ici sur les ar tes de bord pour diff rencier les conditions aux limites coefficient d change et couplage avec le rayonnement Disque 1 conductivit isotrope R f rence des l ments 1 R f rence des ar tes de bord 2 R f rence des ar tes de bord 1 Enceinte R f rence des l ments 4 R f rence des ar tes de bord 11 R f rence des ar tes de bord 12 Disque 2 conductivit iorthotrope R f rence des l ments 2 R f rence des ar tes de bord 5 R f rence des ar tes de bord 4 Disque 3 conductivit anisotrope R f rence des l ments 3 R f rence des ar tes de bord 8 R f rence des ar tes de bord 7 FIG 9 25 Mise en place des r f rences Le maillage r alis ici comprend 6504 n uds P et 3072 l ments 9 4 2 b Le maillage pour le rayonnement Nous sommes en dimension 2 le maillage est compos de segments 2 n uds Nous allons prendre en compte les transferts radiatifs entre les disque et l enceinte Le maillage sera donc constitu de la g om trie de bord ext rieur des disques et de la g om trie de bord int rieur de l enceinte Au niveau des r f rences des l ments les propri t s radiativ
45. en chacun de ses n uds Le principe de mise en place des conditions aux limites est similaire celui d crit dans le cas des conditions aux limites impos es sur les n uds on se contentera donc d expliciter la m thodologie dans le cas de la d finition d une condition de type flux Pour les autres conditions la technique est en tout point similaire et on pourra se reporter au paragraphe pr c dent pour la signification des variables utilis es Toutes les faces indiqu es comme Temps physique auquel portant une condition de type flux on se trouve dans le fichier de donn es exprim en secondes C SS C 2 INITIALISATION DES CONDITIONS AUX LIMITES DE TYPE FLUX G aSa C C Temps courant sur le soli T TEMPSS C G Exemple Q DO 200 N 1 NBFFLU G g Numero global de la facette de bord NUMFA NFFLUS N 4 Num ro de la facette C C References de la facette de bord NUMREF NREFAC NUMFA q Num ro de r f rence de la facette courante C DO 210 J 1 NDMASS c Boucle sur les n uds de la facette 3 a Coordonnees des noeuds sur la facette de bord NNGLOB NODEUS N J XX COORDS NNGLOB 1 l YY COORDS NNGLOB 2 Coordonn es du n ud j de la facette IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NNGLOB 3 C TT1 TMPS NNGLOB Temp rature au n ud courant C C on impose le flux IF NUMREF EQO 3 THEN VEFLUS N J 1000 0D0 y Valeur du flux sur le n ud j de la facette n ELSE ici en fonction de la
46. est dire triangles en dimension 3 et segments en dimension 2 SYRTHES utilise alors uniquement les r f rences des l ments Dans le mailleur IDEAS MS on parlera de couleur d l ment et au niveau de SIMAIL il s agira du num ro de sous domaine 32 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 6 Conditions initiales propri t s physiques et conditions aux limites 3 5 3 R f rences de n uds de faces ou d l ment On fournit ici un r sum du type de r f rences qu il faut utiliser en fonction de la condition imposer Condition limite Dirichlet n ud Condition limite flux n ud ou face Condition limite coefficient d change n ud ou face Condition limite r sistance de contact n ud ou face Condition limite rayonnement infini n ud ou face Condition limite rayonnement infini n ud ou face Zones solides coupl es au fluide n ud ou face Zones solides coupl es au rayonnement n ud ou face Zones fluides coupl es au solide face P riodicit n ud Flux volumiques n ud l ment ou n uds par l ment Propri t s physiques n ud l ment ou n uds par l ment 3 6 Conditions initiales propri t s physiques et conditions aux limites Le retour d exp rience en mati re de mod lisation num rique montre que l utilisation des conditions les plus sophistiqu es autoris es par le code ne repr sente pas la majorit des
47. est facultative les r f rences des faces Chaque rubrique est rep r e par un en t te Les coordonn es des n uds e ligne 1 0C e ligne 2 C RUBRIQUE NOEUDS e ligne 3 C e ligne 4 3 nombre de n uds SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 139 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE B Formats des fichiers SYRTHES Cl NUM NUMREF X Y Z gt C1 caract re qui vaut si c est un n ud milieu sinon gt NUM num ro du n ud gt NUMREF num ro de r f rence du n ud gt X Y Z coordonn es du n ud On remarquera qu il y a toujours 3 coordonn es en dimension 2 la troisi me coordonn e est inusit elle vaut z ro le format correspondant est A1 16 13 1X 3E14 7 La table de connectivit e ligne 1 0C e ligne 2 C RUBRIQUE ELEMENTS e ligne 3 C e ligne 4 3 nombre d l ments NUM NUMREF LISTE_DES_NOEUDS gt NUM num ro de l l ment gt NUMREF num ro de r f rence de l l ment gt LISTE DES NOEUDS liste des n uds qui constituent l l ment le format correspondant est 17 13 n17 n tant le nombre de n uds des l ments Dans ce fichier de r sultats la convention pour la num rotation locale des n uds est la suivante 7 6 5 d 6 1 4 2 Triangles 6 T tra dres 10 n uds n uds F1G B 1 Num rotation locale des l ments dans le fichier r sultat 140 SYRTHES 3 4 Manuel d utilis
48. est tr s amoindri et peut conduire des valeurs compatibles avec des normes de s curit contrairement l attitude beaucoup trop conservatrice d une paroi sans inertie thermique 24 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 3 Couplage avec un code de thermohydraulique Paroi solide Vitesse X A SS Fluide dans une conduite circulaire B D Ed 5 5 H oo p p Temps Temps Enregistrement temporel Enregistrement temporel de la temp rature en A de la temp rature en B F1G 3 17 Att nuation d un choc thermique li e l inertie thermique 3 3 3 Acc s au champ thermique dans le solide L int r t d une simulation de couplage thermique fluide solide peut parfois r sider dans le fait d avoir acc s au champ de temp rature solide Dans ce cadre l int r t d une simulation ayant recours au couplage thermique avec le fluide est alors d imposer les bonnes conditions aux limites la fronti re du solide Cela peut tre le cas par exemple pour un processus de refroidissement d une pi ce m tallique par jet d air ou par des m canismes de convection naturelle Une approche clas sique pour les thermiciens du solide consiste approximer le fluide par des lois d change Malheureusement imposer ces coefficients conduit souvent commettre des erreurs grossi res dans la mesure o les param tres locaux que sont la temp rature
49. fluide et le coefficient d change associ sont souvent tr s ardus d terminer Une fois le champ thermique obtenu dans le solide on peut analyser l efficacit du syst me de refroidissement employ et optimiser les processus on est capable de d terminer l existence de points chauds et les localiser En effet il est souvent pr f rable de minimiser l apparition de points chauds qui peuvent conduire une d t rioration du composant c est par exemple le cas en lectronique enfin par post traitement on peut d terminer les contraintes m caniques d origine ther mique l aide de codes de m canique SYRTHES permet de sortir ses r sultats au format MED format qui pourra ensuite tre lu par un code de m canique par exemple CODE_ASTER Par ailleurs un utilitaire syrthes med permet de transformer les fichiers de r sultats issus de SYRTHES au format propri taire en une base de donn es au format MED voir page 43 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 25 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s Plaque chaude Jet d air froid NT F1G 3 18 Exemple refroidissement d une plaque 3 4 SYRTHES un code bas sur la modularit On essaie tout d abord de donner dans ce paragraphe un bref aper u des grands choix structurels retenus ainsi que les motivations sous jacentes On insistera sur les potentia lit s et
50. fonctions du temps fonctions de la temp rature locale variables en chaque point de l espace On se propose maintenant de passer en revue l ensemble de ces sous programmes et d en d crire les sp cificit s Dans tous les programmes le d but des interventions utilisateur est sp cifi par INTERVENTION UTILISATEUR A PARTIR DE CETTE LIGNE On ne reprendra pas ici la totalit de chaque sous programme mais simplement la portion destin e au codage des sp cificit s de l utilisateur Les commentaires relatifs aux lignes de programme apparaissent en italique 7 1 Initialisation de la temp rature INITMP Ce sous programme permet de donner une temp rature initiale au solide Elle peut tre variable en espace Le contenu des variables gt TMPS i temp rature au n ud solide i La figures 7 1 d crit l initialisation de la temp rature 7 2 Caract ristiques physiques CPHYSO Le r le de ce sous programme est d affecter chaque n ud ou l ment les caract ristiques physiques d crivant le mat riau Les caract ristiques variables sont e la masse volumique kg m 1On rappelle que dans SYRTHES la temp rature est toujours exprim e en degr s Celsius SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 73 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur Tous les n uds du maillage Pour chaque point sol DO 100 N 1 NPOINS Coordonnees du noe ide
51. gt D 4 a VA P2 2 V2 Va Va 2 A Pa A a AV a 2 FA pi gt A NATAT ATAYA A RC S SSN NAA Var Pa VAVA VAVA VATA ATOS A ATAT AVANO TATATATA AN F1G 9 17 Maillage 9 2 3 Mise jour du fichier de param tres Au niveau du fichier de param tres la sp cificit du cas concerne la d finition de la p riodicit Les donn es n cessaires sont regroup es au sein de la fen tre Conditions limites Initialement on trouve dans cette fen tre une zone destin e la p riodicit Dans le cas pr sent nous allons utiliser de la p riodicit de translation dans 2 directions En ce qui concerne la d finition des fronti res p riodiques on fournit pour chaque p riodicit les r f rences des n uds qui composent la fronti re 1 R f_1 les r f rences des n uds qui composent la fronti re 2 R f 2 et la translation qui permet d aller de la fronti re 1 vers la fronti re 2 Enfin on n oubliera pas que la prise en compte de la p riodicit dans les 2 directions induit des transmissions d informations suivant les diagonales du domaine REFERENCES NOEUDS SOLIDES PERIODIQUES 18473625 CLIM PERIODICITE T 1 0 0 184 1 263 CLIM PERIODICITE T 0 0 50 152 1 734 CLIM PERIODICITE T 1 0 5 0 1 1 3 CLIM PERIODICITE T 1 0 5 0 4 1 2 118 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 2 Mise en uvre de la p riodicit
52. la souplesse que cela peut procurer dans la mise en uvre d une simulation d un cas industriel Ce chapitre s arr tera aussi sur les principales sp cificit s de SYRTHES et sur les conven tions qui ont t choisies On reviendra notamment sur les notions les plus d licates appr hender r f rences pr riodicit s pour expliquer les concepts et les choix retenus dans le code 3 4 1 Couplages SYRTHES code fluide Consid rons un coulement fluide en contact avec un solide L application des principes g n raux de conservation de l nergie de la masse et de la quantit de mouvement conduit l criture de relations g n rales Si l on s int resse plus particuli rement au ph nom ne thermique on peut alors distinguer diff rentes r gions illustr es par le sch ma suivant leur comportement ARR RAR RS Fluide 7 Couche limite CZ Solide F1G 3 19 Les diff rentes r gions prendre en compte 3 4 1 a La r gion fluide On s int resse la temp rature dans une r gion gouvern e par le fluide Suivant le r gime d coulement une mod lisation de la turbulence est utilis e Cette r gion rel ve int gralement du code fluide utilis L utilisation ou non d un couplage avec le solide ne modifie pas les 26 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 4 SYRTHES un code bas sur la modularit quations r solues ou l
53. la version 3 1 Attention un n ud portant une r f rence gale z ro est consid r comme un n ud non r f renc Note bien qu il soit toujours possible d intervenir par le biais de sous programmes utilisa teurs l usage des r f rences est vivement conseill et conduit g n ralement une meilleure structuration du maillage et une facilit de mise en uvre du calcul accrue Ceci est d au tant plus vrai que les diverses conditions sont constantes en temps l utilisation directe des r f rences permet alors l utilisateur de s affranchir de toute programmation Fortran 3 5 1 a Les r f rences dans Simail choix et conventions Lorsque le maillage est g n r par SIMAIL les r f rences et les num ros de sous domaines peuvent tre utilis s dans SYRTHES Chaque n ud sommet est dot de la r f rence que lui a impos l utilisateur chaque n ud milieu est affect de la r f rence de l ar te sur laquelle il se trouve En ce qui concerne les r f rences sur les faces elles ne sont utilis es que lorsque cette option est explicitement demand e par l utilisateur cf mot cl CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD OU PAR FACE La convention est alors la suivante en dimension 3 c est directement la r f rence de face au sens SIMAIL qui est utilis e en dimension 2 c est l ar te qui est consid r e comme une face la r f rence de l ar te est utilis e comme r f rence de face Les num ros de
54. le maillage de rayonnement On rappelle que sur le maillage de rayonnement il s agit toujours de r f rences de faces alors que sur le maillage de conduction il peut s agir soit de n uds soit de faces en fonction de l option choisie pour les conditions aux limites References sur le solide REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC RAYONNEMENT CONFINE 12 5 2 References sur le maillage de rayonnement RAYONNEMENT REFERENCES FACES COUPLEES AU SOLIDE 4 7 6 16 2 Couplage fluide conduction Ce paragraphe n est pr sent que si SYRTHES est coupl un code de m canique des fluides Il permet alors de d finir les zones des maillages pour le fluide et pour la conduction qui sont coupl es L utilisateur d finit la liste des r f rences des faces ou n uds du solide maillage de conduction qui sont coupl s au domaine fluide Remarque en ce qui concerne le fluide les faces dont la condition la limite est le couplage avec le solide auront t sp cifi es au moment de la d finition des conditions aux limites dans le code fluide L utilisateur pourra se reporter la notice d utilisation de Code Saturne 2 pour plus de d tails Ce mot cl est renseigner dans le fichier syrthes data References sur le solide REFERENCES NOEUDS OU FACES SOLIDES COUPLE E S 9 13 43 6 17 Fichiers pour le calcul Il s agit ici de renseigner le fichier syrthes env qui permet l utilisateur d indiquer au code l
55. maill Coordonnees des 10 premiers noeuds N 1 COORDS 100 000 N 2 COORDS 141 000 N 3 COORDS IBS 000 N 4 COORDS 231 000 N 5 COORDS 219 000 N 6 COORDS 330 000 N 7 COORDS wik 000 N 8 COORDS 438 000 N 9 COORDS 497 000 N 10 COORDS 559 000 Table des 10 premiers elements N 1 NOEUDS 1000 804 803 300 N 2 NOEUDS 1000 803 790 300 N 3 NOEUDS 999 997 998 3006 N 4 NOEUDS 808 278 279 3009 N 5 NOEUDS 999 998 909 3008 N 6 NOEUDS 998 997 995 3007 N 7 NOEUDS 998 995 996 3015 N 8 NOEUDS 997 994 995 3018 age solide 1 3002 3003 3 3004 3005 Afin de contr ler la bonne lecture du maillage solide 3007 3008 on indique ici 3010 3011 les coordonn es 3012 3013 des 10 premiers n uds 3014 3015 les num ros des n uds 3016 3017 des 10 premiers l ments 3019 3014 D les r f rences FIG 9 6 Informations g om triques 110 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide G n ration du maillage surfacique de bord Ici on entend par l ments de surface avec flux les l ments qui portent soit un flux impos un coefficient d change une r sistance de contact xxx XMAILL MAILLAGE ELEMENTS FINIS SURFACIQUE DU SOLIDE Nombre d elements de surface couples 0 Nombre d elements de surface avec flux 5 60 Nombre d ele
56. nombre de plans de sym trie peut prendre les valeurs 0 2 en dimension 2 et 0 3 en dimension 3 La valeur par d faut est 0 Mot cl NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYONNEMENT Il est possible de prendre en compte l aspect spectral du rayonnement thermique Les corps sont alors consid r s gris par bande On fournira ensuite l missivit pour chacune des bandes spectrales Le nombre de bandes spectrales est actuellement limit 100 ce qui est d j consid rable 6 13 2 D finitions des sorties du code Sorties NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE RAYONNEMENT 2 PAS DES SORTIES CHRONO RAYONNEMENT 1 HISTORIQUES RAYONNEMENT NON Mot cl NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE RAYONNEMENT Importance des affichages dans le fichier listing pour la partie traitant du rayonnement uniquement On rappelle que les affichages de SYRTHES pour les parties conduction et rayonnement sont faits dans le m me listing Les valeurs possibles sont e 0 aucune impression e 1 impressions minimales e 2 impressions normales e 3 impressions d taill es Dans le cas habituel on recommande la valeur 2 Mot cl PAS DES SORTIES CHRONO RAYONNEMENT Ce mot cl permet de g rer la fr quence d criture sur fichier des r sultats sp cifiques au rayonne ment e 1 aucune sortie 62 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 13
57. norme de l cart la solution re cherch e diminue chaque it ration effectu e par le gradient conjugu On remarquera que le nombre d it rations est de 30 pour une pr cision atteinte de 1078 Ce nombre relativement impor tant d it rations est simplement li au fait que le pas de temps choisi est assez lev 100 secondes Diminuer le pas de temps conduit des nombres d it rations n cessaires beaucoup plus faibles On pr sente ci dessous les affichages obtenus avec un niveau d impression gal 2 aux pas de temps 1 2 et 100 On notera pour l appr ciation des temps CPU que le calcul a t r alis sur station de travail HP 9000 730 XTEMPS D ENTREE ETAPE DE RESOLUTION 4 36000 GRCONJ RESOLUTION PAR GRADIENT CONJUGUE AE ITERATION SOLIDE NTS 1 TEMPSS 10000E 03 AE EEE EEE ITERATIONS PRECISION RELATIVE PRECISION ABSOLUE 1 13212E 01 26424E 02 2 75510E 00 15102E 02 Convergence de l algorithme SE Ent a ee ae PP ln ue En ve du ee Re it ratif de r solution 33 61087E 07 12217E 05 de l quation de diffusion 34 33636E 07 67272E 06 GRCONJ 34 ITERATIONS PRECISION RELATIVE 33636E 07 PRECISION ABSOLUE 67272E 06 XTEMPS D ENTREE ETAPE DE RESOLUTION 5 89000 Temps CPU consomm depuis le d but du calcul en secondes Num ro de l it ration temporelle courante temps physique courant en secondes AE EEE ITERATION SOLIDE NTS 2 TEMPSS 20000E 03 AE GRCONJ R
58. pr sente simplement la num rotation des n uds sur la facette courante N3 N6 N5 N1 N4 N2 FIG 7 9 Num ros des n uds sur une facette de t tra dre 82 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 7 Sous programme utilisateur LIMRAY Pour chaque ar te de chaque triangle C 2 CAS D UN MAILLAGE EN TRIANGLES IF NCTHFS EQ 3 AND NDIRLE EQ 2 THEN DO 200 J 1 NBFACE DO 210 I 1 NELEMS Q C Numeros des 3 noeuds de l arete N1 NODES I NARE 1 J Num ros des 3 n uds de l ar te N2 NODES I NARE 2 J N1 N2 N3 NODES I NARE 3 J ee o lo N3 e References des 3 noeuds NR1 NREFS N1 NR2 NREFS N2 lt NR3 NREFS N3 R f rences des 3 n uds de l ar te C Coordonnees des 3 noeuds X1 COORDS N1 1 Y1 COORDS N1 2 X2 COORDS N2 1 Coordonn es des 3 Y2 COORDS N2 2 n uds de l ar te X3 COORDS N3 1 Y3 COORDS N3 2 C Reference de l arete courante NREFAC I J R f rence imposer l ar te courante 210 CONTINUE 200 CONTINUE F1G 7 10 Mise en place des r f rences sur les faces en dimension 2 7 7 Sous programme utilisateur LIMRAY Comme nous l avons vu dans les chapitres pr c dents les propri t s physiques et conditions aux limites pour le rayonnement sont g n ralement fournies dans l interface et indiqu es dans le fichier de donn es syrthes ray Cep
59. rayonnement consid r Dans la formule pr c dente intervient une grandeur purement g om trique not e F qui peut tre interpr t e physiquement comme la proportion d nergie qui partant d une facette atteindra la facette j On a 1 0 0 Fig OO e a de Si xES yES Tr avec S la surface de la facette x et y deux points parcourant les facettes et j 01 et 02 les angles entre les normales aux facettes et la ligne de vue r la distance entre les points x et y et V x y la fonction de visibilit des points x et y Cette int grale quadruple est souvent fort difficile estimer A nouveau l utilisateur pourra se reporter la r f rence 5 pour les d tails concernant ces aspects 3 2 3 El ments de validation Le traitement du rayonnement thermique dans SYRTHES a t valid sur de nombreuses configurations Une premi re tape a t de valider soigneusement le calcul des facteurs de forme qui est un point cl du traitement du rayonnement Des tests comparatifs ont t effectu s sur certaines configurations o il existe une expression analytique des facteurs de forme Ensuite des configurations plus complexes avec notamment la prise en compte d obstacles ont t trait es et ont permis la validation du calcul des ombrages Dans un second temps les tests ont port sur le solveur du syst me radiatif L encore les solutions propos es par SYRTHES ont t compar es des solutions analyti
60. res de convergence sont respect s 54 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 7 D finitions des r f rences De cette fa on l utilisateur peut compl tement piloter le solveur e demander une tr s grande pr cision en imposant un crit re de convergence relative tr s s v re et un nombre d it rations suffisamment important e demander une pr cision plus modeste et ou limiter le nombre des it rations Enfin pr cisons le mode de calcul des crit res de convergence absolue et relative Si on a r soudre le syst me Ax b alors les crit res s expriment ainsi crit re absolu Az b lt 1 Ax b crit re relatif led Tn lt E2 o 1 est fix actuellement 1 1074 E 2 donn par l utilisateur et o x est le r sultat de la r solution au pas de temps pr c dent 6 7 D finitions des r f rences Choix numeriques REFERENCES NOEUDS OU FACES SOLIDES COUPLE E S O REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 0 REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC FLUX O REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC COEFFICIENT D ECHANGE O REFERENCES NOEUDS O ELEMENTS SOLIDES AVEC FLUX VOLUMIQUES O REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC RESISTANCE DE CONTACT O REFERENCES NOEUDS SOLIDES PERIODIQUES O REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC RAYONNEMENT INFINI O Il s agit ici d indiquer au code la correspondance entre les r
61. restent assez proches de cas industriels auxquels les utilisateurs peuvent tre confront s il faut se garder de toute conclusion sur les tendances ou r sultats obtenus Les diff rents cas ont t comment s de fa on plus ou moins pr cise en appuyant sur les sp cificit s propres chaque configuration Cela entra ne certaines r p titions qui alourdissent un peu le document en contre partie on esp re que cela facilitera la compr hension SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 101 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide Solides comportement anisotrope 3rond_24 9 1 1 Description du cas Analyse du probl me Le domaine solide est constitu de 3 disques non connexes poss dant chacun une conductivit anisotrope diff rente e Pour le disque 1 on impose une conductivit gale dans les directions x et y 25 W mK e Pour le disque 2 la conductivit est de 25 W mK dans la direction x et 5 W mK dans la direction y e Pour le disque 3 la conductivit est de 25 W mK et 5 W mK suivant les deux axes d un rep re local ce rep re faisant un angle de 45 par rapport au rep re de r f rence La masse volumique et la chaleur sp cifique sont consid r es identiques pour les 3 disques p 7700 kg m et Cp 460 J kgK Au centre des disques conditions d change T 50 C h 1000 W m K K 25 0 0 25 K 25 0 Dans le r
62. s agit l de la seule incursion visible du module thermique SYRTHES dans l environnement familier des utilisateurs du code fluide 8 2 Couplage Code _Saturne SYRTHES r percussion sur le fluide Comme nous l avons souvent d j soulign dans ce document les probl mes fluides et solides sont trait s de fa on ind pendante Le seul impact sur le calcul fluide par la mise en uvre du couplage 92 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 8 3 La r alisation des maillages pour SYRTHES se situe au niveau de la condition la limite qu il faut imposer sur les faces de bord fluide qui seront coupl es au solide Le maillage du domaine fluide est r alis conform ment aux contraintes engendr es par la g om trie elle m me l coulement mod liser et les crit res relatifs au code 2 Il suffit simplement d octroyer aux faces en regard avec le solide des r f rences particuli res pour qu elles puissent tre rep r es lors du couplage 8 3 La r alisation des mai llages pour SYRTHES Le domaine solide est discr tis gr ce un maillage non structur Actuellement le code reconna t les bases de donn es issues des mailleurs SIMAIL 16 ou IDEAS MS 17 Au cours de sa phase de r alisation l utilisateur doit toujours avoir pr sent l esprit son probl me physique Il devra se souvenir que e certaines zones sensibles o les ph nom nes physiques
63. sous domaine r f rences des l ments ne sont utilis s que si cette option est explicitement demand e par l utilisateur cf mot cl DEFINITION DES PROPRIETES PHYSIQUES PAR SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 31 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s 3 5 1 b Les r f rences dans Ideas choix et conventions En ce qui concerne les r f rences couleurs les rubriques d finissant les n uds et les l ments du maillage ne comprennent que les r f rences sur les n uds Dans le cas o l utilisateur souhaite malgr tout imposer ses conditions aux limites par facettes un sous programme utilisateur est sa disposition inrefa F pour lui permettre de d finir les r f rences de chaque facette en fonction de celles de ses n uds On pourra se reporter au paragraphe 7 6 pour la description de ce sous programme 8 5 1 c Les r f rences dans le cas des fichiers de type SYRTHES choix et conventions Les fichiers de type SYRTHES sont g n ralement utilis s dans le cas des suites de calcul sauf si l utilisateur dispose d un utilitaire permettant l criture d un fichier g om trique ce format Le fichier contient les r f rences des n uds et des l ments et ventuellement les r f rences des faces si cette information est disponible 3 5 2 Les r f rences sur le maillage de rayonnement Dans le cas du rayonnement le maillage est surfacique c
64. syst mes complexes faisant intervenir les couplages thermiques entre fluide et solide Le d couplage entre le code fluide utilis et SYRTHES devrait faciliter la prise en main des nouvelles potentialit s offertes par ce couplage Pour les utilisateurs novices d sirant s initier la possibilit de r aliser des simulations thermiques coupl es cette d corr lation leur permet de fractionner leur investissement C est dire qu il n est nullement besoin d avoir int gr tous les aspects fluides pour se former l utilisation du module SYRTHES et en contre partie l apprentissage du fluide peut se faire de fa on ind pendante du solide La m me s paration peut se concevoir dans l appr hension de cas complexes le d couplage permettant alors de r partir les responsabilit s du calcul li la partie fluide et la partie solide sur deux quipes ou personnes Bien que permettant d j l appr hension de probl mes complexes les fonctionnalit s de SYRTHES sont amen es voluer en fonction des besoins des utilisateurs Dans cette optique les utilisateurs pourront renvoyer la feuille jointe en fin de ce document L objectif de cette feuille est double Elle est destin e d une part recenser les probl mes inh rents tout nouveau produit informatique mais aussi mettre en valeur les changements ou am liorations souhait s SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 135 RUPP I PENIGUEL C Copyright
65. thermohydraulique qui poss de sa documentation propre SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 9 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s e par conduction la chaleur passe par le solide lui m me e par convection la chaleur est alors transf r e par d placement d une partie du corps vers d autres parties de ce m me corps e par radiation la chaleur est transf r e distance par rayonnement lectromagn tique Les aspects convectifs sont pris en compte par le code de thermohydraulique Les aspects conductifs et radiatifs en milieu transparent sont trait s par le code SYRTHES L tude peut tre compl t e par la prise en compte du rayonnement en milieu semi transparent si le code fluide poss de une telle potentialit L application des grands principes permet d tablir pour le solide une quation continue du type suivant T PCT div o p et Cp d signent respectivement la masse volumique et la chaleur sp cifique du mat riau La temp rature T est l inconnue Le terme gauche de l quation constitue la d pendance temporelle du ph nom ne le membre de droite caract rise la fa on dont se propage l information au sein du milieu continu g repr sente le flux de chaleur d signe ici un terme source volumique Cette quation continue r git le ph nom ne de transmission de la chaleur au sein d un milieu comportement simp
66. utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 1 La conduction thermique Approximation bidimensionnelle F1G 3 1 Approximation bidimensionnelle 3 1 2 a Bidimensionnel cart sien L quation s crit alors dans un espace bidimensionnel x y la temp rature les propri t s des mat riaux les conditions aux limites et tous les l ments relatifs la simulation sont donc d pendant de deux variables d espace uniquement La discr tisation de l quation 2 1 est effectu e sur un maillage l ments finis fourni par l utilisateur de type triangulaire 6 noeuds g n r par exemple par le logiciel SIMAIL ou par le logiciel IDEAS MS On pr cise que les ar tes de ces triangles sont droites 6 noeuds les ar tes sont des droites F1G 3 2 Type d l ment utiliser en 2D 3 1 2 b Bidimensionnel axisym trique Un autre cas de figure exploite le fait que dans certains probl mes une sym trie de r volution existe dans une pi ce Il est par exemple impossible de diff rencier une tranche plut t qu une autre la fois d un point de vue comportement g om trie ou sollicitation On calcule alors les ph nom nes thermiques dans une tranche d paisseur fictivement nulle l aspect tridimensionnel tant int gr implicitement dans la forme de l quation L en core la r duction du probl me tridimensionnel un espace bidimensionnel conduit des calculs be
67. x x x xx LA AXE x x x kr x x 4 x 4 Et tk x RAR KA RAR AA RAR AK AREA AA AK A AR AAA AK AK AK AK KA K AR AR AR AA PAR AR ra AR K KE EEK X KKXKEXX Indicateur de de la variable 3 gt P2 B 3 Historiques en temps discr tisation CIC NDIM NDIELE NELEM NBNP1 NBNP2 NBSCAL 2CF 2 2 20000 10201 40401 1 C3C NPDT TEMPS DT a a E C4C 10 9000000E 03 1000000E 03 lt i g Valeur du pas de temps secondes C5C VERSION DATE a Version du module solide COCA 3 3 TODAY Date kkkkkxkxkxkxkxkkxkkxkxkxkxkkxkxkkkkxkxkkkxkkkkxkxkxkxkxkkxkkxkxkkkkxkxkkkkkkxkxkxkkxkkkxkxkxkkkxkxkxkxkkxkkxkxx k TEMP SOLIDE 4 Nom dela variable 3 EEA NE Care 3031246E 02 3006461E 02 2870519E 02 3046245E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000119E 02 2001289E 02 2007944E 02 2002738E 02 2000883E 02 2000099E 02 2053235E 02 2006158E 02 2066034E 02 2006636E 02 2101085E 02 2141282E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 3031246E 02 3006461E 02 2870519E 02 3046245E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000000E 02 2000119E 02 2001289E 02 2007944E 02 2002738E 02 x Sg Valeur de la temp rature en C en chaque n ud F1G B 5 Structure du fichier des r sultats Les figures suivantes indiquent le format du fichier de r sultats des historiques solides On notera que cet exemple est donn en dimension 2 Dans le cas des calculs en dimensions 3 la composi
68. 120 a X Recherche CS RES CRTA et orientation du maillage _2D Dimensions caracteristiques encombrement 6 000000 petit segment 0 209057 _2D Le maillage comporte des faces cachees nbre 21496 20 00 du calcul effectue 40 00 du calcul effectue 60 00 du calcul effectue 60 00 du calcul effectue io Calcul des facteurs de forme MOOTHING PAR GRADIENT CONJUGUE RATIONS PRECISION RELATIVE PRECISION ABSOLUE ERATIONS PRECISION RELATIVE 54275E 02 PRECISION ABSOLUE 35035E 09 FIG 9 31 Calculs pr liminaires pour le rayonnement Apr s cette phase d initialisation on passe la r solution proprement dite du probl me Chaque pas de temps est d compos en une phase de r solution du rayonnement puis une phase de r solution de la conduction 44 GAUSEI RSSSSST ST SES SSSSSS CSS CSSS SSSR ST ESS SSSS SSP ST CSSS SC SSS SES SES CSSS ITERATION SOLIDE NTSYR 1 TEMPSS 1 00000e 03 HHEHEEEEHEHEHEEHHEHHEHHEEHEEHEHEHHEEHEEHHEHHEHHEHEHHEHHEHEHHH EHH EHH HHHHH HH HH H H H H H TEMPS D ENTREE RAYONNEMENT 5 220000 44 RRAYRC RESOLUTION DU RAYONNEMENT i ITERATIONS PRECISION RELATIVE PRECISION ABSOLUE RRAYRC 6 ITERATIONS PRECISION RELATIVE 12801E 10 PRECISION ABSOLUE 92316E 09 1 1 TEETE AN A T N EEU A ER NEERA E a AE E N RE EE T EERE TEMPS D ENTREE ETAPE DE RESOLUTION DE LA CONDUCTION 5 490000 R solution de la conduction 1 1 1444 GRCONJ RESOLUTION PAR GRADIENT CONJUGUE IT
69. APITRE 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul Si le cas n cessite le calcul des transferts radiatifs r alisation du maillage destin au traitement du rayonnement e mise jour du fichier de donn es pour la conduction et ventuellement pour le rayonnement e mise jour si besoin est des sous programmes utilisateur pour le traitement des conditions initiales gt des conditions physiques des conditions aux limites gt des flux volumiques au niveau du solide gt du rayonnement e mise jour du programme principal pour le dimensionnement des deux super tableaux e mise jour ventuelle du fichier de commandes du batch ou du fichier d environnement syrthes env suivant les machines e lancement du calcul e et si tout se passe bien analyse des r sultats 8 1 1 Mise en uvre d un calcul coupl SYRTHES code fluide Pour une utilisation optimale il est conseill aux utilisateurs de bien pr parer et de bien organiser leur cas d un point de vue analyse d marche et structuration informatique Souvent ce travail amont s av re tr s rentable par la suite Cette r gle d j valable lors de l utilisation d un code de thermohydraulique devient d autant plus cruciale que le couplage thermique fluide solide fait intervenir davantage de m canismes physiques et de fichiers La relative souplesse d utilisation du module SYRTHES son ind pendance vis vis des fichiers du code flui
70. C Copyright EDF 2008 3 5 L utilisation des r f rences des divers types de conditions aux limites Dirichlet flux coefficient d change r sistance de contact rayonnement infini des flux volumiques des conditions de type p riodicit des parties solides coupl es avec un fluide des parties solides coupl es avec le rayonnement des parties fluides coupl es avec un solide Les r f rences peuvent galement tre utilis es pour diff rencier les divers types de mat riaux conditions physiques diff rentes Dans ce cas il est possible d utiliser soit des r f rences sur les n uds soit des r f rences sur les l ments Ce dernier choix appara t le plus naturel et permet de repr senter la discontinuit des caract ristiques de deux mat riaux diff rents plac s c te c te Diff rencier les mat riaux par des r f rences diff rentes n est pas une d marche obli gatoire et l utilisateur peut tout fait imposer les diff rentes caract ristiques de ses mat riaux gr ce un sous programme utilisateur en fonction des coordonn es des n uds par exemple De fa on similaire l ensemble des n uds soumis une condition la limite donn e peut tre regroup sous la m me r f rence la diff renciation des valeurs num riques de ladite condition devra alors se faire par le biais d un sous programme utilisateur Les r f rences sont obligatoirement des nombres compris entre 1 et 99 pour
71. CHAPITRE 5 Les fichiers de donn es relatifs SYRTHES 5 1 3 Formats des fichiers g om triques Dans la version standard de SYRTHES 3 formats de fichiers g om triques sont reconnus e les fichiers issus du mailleur SIMAIL version 6 0 e les fichiers issus du mailleur IDEAS MS e les fichiers au format SYRTHES issus du module lui m me L identification du format du fichier est r alis e gr ce l extension qui est donn e au nom du fichier g om trique Ce suffixe est par cons quent fig et obligatoire e format SIMAIL gt des exemple toto des e format IDEAS MS unv exemple foto unv e format SYRTHES gt syr exemple toto syr On pourra se reporter respectivement 16 et 17 pour les descriptions des formats SIMAIL et IDEAS MS l annexe B pour la description du fichier g om trique SYRTHES 5 2 Fichiers de param tres Ce sont les deux fichiers qui contiennent tous les param tres utilisateur pour la r alisation d un calcul Le chapitre suivant leur est enti rement consacr 5 3 Fichier d environnement syrthes env Il s agit l du seul fichier dont le nom est impos Son autre particularit est qu il est galement le seul devoir obligatoirement se trouver dans le m me r pertoire que l ex cutable du code Son r le est essentiel indiquer SYRTHES tous les chemins d acc s ainsi que les noms de tous les fichiers qui interviendront l
72. CTEURS DE FORME RAYONNEMENT fdf STOCKAGE DES CORRESPONDANTS RAYONNEMENT corresp ray e Nom des fichiers aval pour Syrthes D finition du nom des divers fichiers r sultats du code NOM DES FICHIERS AVAL POUR SYRTHES RESU SYRTHES 1 geoms RESU SYRTHES 2 resusi CHRONO SYRTHES 2 resusci HISTORIQUE SOLIDE RESULTAT histosi MAILLAGE PEAU FLUIDE ff1 RESULTATS PEAU FLUIDE ff2 CHRONO PEAU FLUIDE ff2c MAITLLAGE DE RAYONNEMENT ray geoli RESULTATS DE RAYONNEMENT ray resi CHRONO DE RAYONNEMENT ray chroi HISTORIQUE RAYONNEMENT ray histol Suivant les options choisies pour la simulation le nombre des fichiers est variable l utilisateur n aura donc pas n cessairement la totalit des noms de fichier fournir 6 17 1 Exemple pour un calcul SYRTHES en conduction 6 17 1 a Fichiers amont DONNEES DU CALCUL C est le fichier de param tres qui est g n ralement nomm syrthes data GEOMETRIE SOLIDE Maillage volumique d crivant le solide On rappelle que l extension est obligatoire et d termine le type du fichier cf 5 1 6 17 1 b Fichiers suite e SUITE SOLIDE RESU lors d une suite de calcul on fournit SYRTHES le fichier r sultat du calcul pr c dent Le calcul se poursuivra partir de cet tat 6 17 1 c Fichiers r sultats RESU SYRTHES 1 G om trie du solide Ce fichier sera utilis pour le post traitement Il pourra galement tre fourni en entr e du code SYRTHES 3 4 Manuel d utilisatio
73. EFINITION DES FACES A FLUX IMPOSE PAR BANDE C EEE C CUTI DO 400 N 1 NFFIRA Se Pour chaque facette de rayonnement flux impos C C Numero global de la face CUTI NGFAC NGFFIREN Num ro de la facette C References de la face CUTI NUMREF NRFRAY lt NGFAC e R f rence de la facette C C Coordonnees des noeuds de la face CUTI xx1 COORAY NODRAY iNGFAC 1 19 CUTI YY1 COORAY NODRAY NGFAC 13 2 lt Coordonn es du premier noeud de la facette CUTI IF lt NDIM EQ 3 2Z1 COORAY NODRAY NGFAC 1 3 C C C Exemple C On a une seule bande spectrale gt NUMBAN 1 C Si la reference de la face vaut 7 on a une paroi adiabatique C Si la reference de la face vaut 3 on a un flux de 500 W m2 CUTI NUMBAN 1 Pour la bande 1 C CUTI IF NUMREF EQ 7 THEN CUTI YFIRAY N NUMBAN 1 0 Si la facette porte la r f rence 7 CUTI ELSEIF NUMREF EQ 3 THEN le flux est impos 0 W m2K CUTI VFIRAY lt N NUMBAN 1 500 Si la facette porte la r f rence 3 EU ENDIF le flux est impos 500 W m2K CU400 CONTINUE F1G 7 14 D finition des flux impos s sur les facettes SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Deuxi me partie SYRTHES Mise en uvre M thodologie pour la r alisatio
74. ERATIONS PRECISION RELATIVE PRECISION ABSOLUE 25 14162E 02 28364E 01 50 21384E 06 42768E 05 43 36636E 10 73275E 09 GRCONJ 75 ITERATIONS PRECISION RELATIVE 36638E 10 PRECISION ABSOLUE 73275E 09 Traitement de la bande spectrale 1 E DE ONAA OA A ESA 1 FIG 9 32 Informations dispens es au cours des pas de temps En fin de calcul SYRTHES fournit des informations statistiques sur le calcul effectu On trouvera en particulier la notion de place m moire requise ainsi que le co t de l tape d initialisation et de la r solution proprement dite pour la conduction d une part et pour le rayonnement d autre part Le calcul a t ici r alis sur station HP9000 le pas de temps tait de 1000 secondes SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 131 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples SYRTHES BILAN DU CALCUL CONDUCTION 50 PAS DE TEMPS 6504 NOEUDS 3072 ELEMENTS RAYONNEMENT 50 PAS DE TEMPS 240 FACETTES PHASE INITIALE POUR LA CONDUCTION RESOLUTION DE LA CONDUCTION PHASE INITIALE POUR LE RAYONNEMENT RESOLUTION DU RAYONNEMENT TEMPS TO A T DUREESMOYENNES RESOLUTION DE LA CONDUCTION par pas de temps par pas de temps pour 1000 noeuds RESOLUTION DU RAYONNEMENT par pas de temps par pas de temps par facette 0 8622 0 1326 0 2978 0 0012 5600 1100 6600 8900 2200 F1G 9 33 Bilan en fin de
75. ES 3 4 Manuel d utilisation 103 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 9 1 3 Mise jour du fichier de param tres 9 1 3 a G n ralit s Nous sommes en dimension 2 il n y a pas d axisym trie et les conditions aux limites seront impos es sur les n uds du maillage DIMENSION DU PROBLEME 2 AXE D AXISYMETRIE AUCUN 0X 0Y AUCUN CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD O PAR FACE FACE DEFINITION DES PROPRIETES PHYSIQUES PAR ELEMENT DEFINITION DES FLUX VOLUMIQUES PAR ELEMENT 9 1 3 b Gestion du calcul Le choix du pas de temps il est noter que dans le cas pr sent nous nous int ressons un instationnaire la solution finale tant sans surprise une temp rature uniforme sur les 3 disques Le pas de temps ne doit donc pas tre trop important s il l on souhaite conserver une bonne pr cision sur les r sultats instationnaires Dans le cas pr sent et compte tenu du maillage il ne faudrait pas exc der un pas de temps de 10 secondes voire 100 secondes PAS DE TEMPS SOLIDE 10 NOMBRE DE PAS DE TEMPS SOLIDES 100 SUITE DE CALCUL NON 9 1 3 c Gestion des sorties Sorties NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE SOLIDE 2 PAS DES SORTIES CHRONO SOLIDE 25 ECRITURE MAILLAGE SOLIDE QUT HISTORIQUES CONDUCTION OUT CHAMP DE TEMPERATURES MAXIMALES NON Historiques HIST FREQ 100 HIST NOEUDS 1 34 143 4 Au niveau d
76. ES 3 4 Manuel d utilisation 149 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE C Sous programmes utilisateurs SYRTHES 3 4 150 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Mots cl s SYRTHES 3 4 D Ce paragraphe fournit le format des mots cl s reconnus par SYRTHES 3 4 Dans le tableau suivant on emploie les conventions suivantes e la colonne S repr sente l utilisation du mot cl dans le cadre des calculs SYRTHES la colonne S F repr sente l utilisation du mot cl dans le cadre des calculs coupl s SYRTHES code fluide la colonne D faut indique la valeur par d faut du mot cl O indique qu il est obligatoire de fournir une valeur au mot cl indique que le mot cl n existe pas indique que la valeur du mot cl est issue directement de la valeur de son homologue dans le code fluide indique que le mot cl est optionnel et poss de une valeur par d faut SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 151 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE D Mots cl s SYRTHES 3 4 D 1 Partie conductive syrthes data D 1 1 Param tres du calcul Mot cl AXE D AXISYMETRIE AUCUN OX OY DIMENSION DU PROBLEME CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD O FACE S F D faut aucun L4 o u noeud DEFINITION DES FLUX VOLUMIQUES PAR element DEFINITION DES PROPRIETES PHYSIQUES PAR element ECRITU
77. ESOLUTION PAR GRADIENT CONJUGUE ITERATIONS PRECISION RELATIVE PRECISION ABSOLUE TEMPS D ENTREE ETAPE DE RESOLUTION 121 390 AE EEE ITERATION SOLIDE NTS 100 TEMPSS 10000E 05 AE EEE EEE EEE FIG 9 10 Informations dispens es au cours des pas de temps Nombre d it rations du solveur 1 36115E 00 73665E 01 2 22930E 00 46771E 01 et bilan de la convergence atteinte 30 85199E 07 17378E 05 Ed 31 48999E 07 99945E 06 27 GRCONJ 31 ITERATIONS PRECISION RELATIVE 48999E 07 PRECISION ABSOLUE Quelques 100 pas de temps plus tard SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 113 CHAPITRE 9 Exemples Enfin le dernier bloc int ressant d crire est situ en fin de listing Il contient des informations statistiques sur le calcul effectu On trouvera en particulier la notion de place m moire requise ainsi que le co t de l tape d initialisation et de la r solution proprement dite Un contr le rapide de la place m moire effectivement requise peut conduire diminuer la place m moire demand e Cela peut entra ner une meilleure utilisation des ressources informatiques disponibles De m me un contr le rapide du temps calcul utilis peut permettre le dimensionnement d un calcul ult rieur Un temps anormalement long peut conduire s interroger si l activation de l optimiseur a bie
78. En particulier deux plans de sym trie se faisant face ne sont pas autoris s puisque le motif se reproduit alors l infini Sym trie Sym trie Sym trie un lt B a a3 Conforme Non conforme F1G 3 13 Sym tries pour le rayonnement En ce qui concerne la p riodicit il s agit obligatoirement d une p riodicit de rotation la seule conduisant un domaine ferm La section angulaire maill e est une division enti re de 360 Ainsi on pourra choisir de mod liser 1 2 1 3 1 4 du domaine complet a Domaine complet Simulation sur 1 8 F1G 3 14 P riodicit pour le rayonnement 3 2 5 Propri t s physiques SYRTHES permet de prendre en compte le rayonnement thermique pour des corps gris par bande L utilisateur peut ainsi d finir plusieurs bandes spectrales et fournir l missivit pour chacune L missivit peut galement tre variable en fonction de l espace de la temp rature etc 3 2 6 Conditions aux limites Pour le rayonnement la condition naturelle est d tre en contact avec une paroi solide pour la laquelle on r sout les transferts conductifs Cependant certaines configurations font appara tre le besoin de disposer de conditions aux limites sp cifiques au rayonnement Le cas le plus fr quent est la pr sence d ouvertures dans le domaine de simulation ce sont par exemple le cas des cavit s aliment es par des conduits 22 SYRTHES 3 4 Manuel d uti
79. ICHIER e oui les correspondants sont simplement relus sur fichier un usage ult rieur e non les correspondants sont calcul s Remarque 1 les correspondants ne peuvent tre lus et stock s en m me temps en revanche ils peuvent tre ni lus ni stock s SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 51 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres Remarque 2 le fichier g n r n est con u pour aucune autre exploitation que sa relecture lors d une suite de calcul toute modification manuelle de l utilisateur doit tre proscrite elle induirait in vitablement des dysfonctionnements lors du calcul suivant De m me si un quelconque changement intervient au niveau des maillages fluide comme solide il est imp ratif de bannir cette option les correspondants doivent alors tre recalcul s Les informations contenues dans le fichier sont sous forme ASCII 6 5 Gestion des sorties Sorties PARENT NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE SOLIDE 2 ECRITURE MAILLAGE SOLIDE QUT PAS DES SORTIES CHRONO SOLIDE 1 HISTORIQUES CONDUCTION NON CHAMP DE TEMPERATURES MAXIMALES NON ECRITURE MAILLAGE PEAU FLUIDE NON ECRITURE RESULTATS PEAU FLUIDE NON ECRITURE CHRONO PEAU FLUIDE NON Mot cl NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE SOLIDE Ce mot cl permet l utilisateur de g rer le niveau des affichages dans le fic
80. ICIENT D ECHANGE 2 5 8 CLIM COEF ECH 50 1000 f SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 105 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples On notera que la liste des r f rences est r duite 1 dans la mesure o la valeur num rique h 1000 et T 50 de la condition d change est la m me pour tous les n uds soumis un change De fa on quivalente on aurait pu donner la liste compl te des r f rences des n uds avec change soit 2 5 8 9 1 3 h Fichiers pour le calcul Cette rubrique va g n rer le fichier d environnement syrthes env qui permettra SYRTHES de conna tre les noms des fichiers utiliser pour le calcul On rappelle que ce fichier devra obligatoirement porter ce nom et se trouver aux c t s de l ex cutable syrthes La premi re partie de la fen tre permet de donner les chemins d acc s aux r pertoires contenant les fichiers Ces chemins peuvent tre fournis en relatif partir de la position du fichier d environnement dans l arborescence de la machine Dans notre cas tous les fichiers sont dans le r pertoire courant 3K K k kK k k k K Fk 2K k K FK OK kK OK HE HE FK FK HO FK kK 3K DK HE OK KE FK K OK FK K OK OK OK FK FK OK OK OK OK OK K FK KE FK FK FK FK K 3K K K K K k K K EMPLACEMENT ET NOM DES FICHIERS DU MODULE SYRTHES REA DEEE K DH DK ak ak ak ak ak ak K D ak ak 2k ak gt K K 2K 2k 3k 3K D gt K K 2K 2K 3K 2k 2k 2k aK ee D 2K 2k 2k 2k
81. ME 2 AXE D AXISYMETRIE AUCUN 0X 0Y AUCUN SUITE DE CALCUL NON ISOTROPIE DU MATERIAU 1 NOMBRE DE DIRECTIONS PERIODIQUES 0 CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD OU PAR FACE FACE DEFINITION DES PROPRIETES PHYSIQUES PAR ELEMENT DEFINITION DES FLUX VOLUMIQUES PAR ELEMENT 6 2 1 Titre Mot cl TITRE POUR LE CALCUL SOLIDE Il est ici possible de donner un titre son tude 6 2 2 Dimension du probl me Mot cl DIMENSION DU PROBLEME Ce mot cl poss de 2 valeurs possibles 2 calcul en dimension 2 3 calcul en dimension 3 6 2 3 Axe d axisym trie Mot cl AXE D AXISYMETRIE AUCUN Le calcul est r alis en cart sien OX calcul axisym trique ayant Ox pour axe d axisym trie OY calcul axisym trique ayant Oy pour axe d axisym trie Mot cl SUITE DE CALCUL Ce mot cl indique au code s il s agit d un premier calcul ou si le calcul repart d une solution d j calcul e suite d un pr c dent calcul OUT c est une suite de calcul il faudra fournir le fichier r sultat partir duquel on effectuera la suite de calcul NON ce n est pas une suite de calcul 48 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 2 G n ralit s Mot cl ISOTROPIE DU MATERIAU Ce mot cl est de type entier et peut prendre
82. METRIE SOLIDE 3rond2d des DONNEES POUR LE RAYONNEMENT MAILLAGE RAYONNEMENT NOM DES FICHIERS SUITE POUR SYRTHES SUITE SOLIDE RESU resusi STOCKAGE DES CORRESPONDANTS FACTEURS DE FORME RAYONNEMENT STOCKAGE DES CORRESPONDANTS RAYONNEMENT NOM DES FICHIERS AWAL POUR SYRTHES RESU SYRTHES 1 3rond2d_geom RESU SYRTHES 2 3rond_2d_resui CHRONO SYRTHES 2 3rond2d_chronol HISTORIQUE SOLIDE RESULTAT 3rond2d_histol MAILLAGE PEAU FLUIDE RESULTATS PEAU FLUIDE CHRONO PEAU FLUIDE MAILLAGE DE RAYONNEMENT ray geol RESULTATS DE RAYONNEMENT ray resi CHRONO DE RAYONNEMENT ray chroi HISTORIQUE RAYONNEMENT ray histoi F1G 9 4 Liste des fichiers utilis s pour le calcul 108 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide R capitulatif de la correspondance entre r f rence ne Pour le type de condition et type de condition sur les n uds ou faces Dp A XXX LECREF REFERENCES DES NOEUDS DU SOLIDE AVEC COEFFICIENTS D ECHANGE 24 25 8 lt Liste des r f rences XXX EVADIM CARACTERISTIQUES DU MAILLAGE SOLIDE ELEMENTS FINIS NOMBRE DE noeuds 11688 elements volumiques 5688 elements de bord de type flux 60 elements de bord couples 0 noeuds couples 0 noeuds avec CL flux 0 noeuds avec CL Dirichlet 0 noeuds avec CL coefficient d echange 120 elts de bord
83. P I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 D 1 Partie conductive syrthes data D 1 3 Conditions physiques Entree des conditions initiales CINP T C r f rences Entree des conditions aux limites constantes par bloc CLIM FLUX flux W m r f rences CLIM DIRICHLET T C r f rences CLIM COEF ECH Text C h W m K r f rences J CLIM RES CONTACT g W m K r f rences CLIM PERIODICITE T Vr VyUz r f rences1 1 r f rences2 CLIM PERIODICITE R VgVyvz al a2 a3 b1 b2 b3 r f rences1 1 r f rences2 CLIM gt RAYT INFINI Text C missivit r f rences J EVOL W m r f rences S Entree des conditions physiques constantes par bloc j CPHY RHO plkg m r f rences CPHY CP Cp J kg K r f rences CPHV K ISOTROPE k W m K r f rences CPHY K ORTHOTROPE k11 kzz k33 r f rences CPHY K ANISOTROPE k11 k22 k33 Q1 Q2 Q3 r f rences j Historiques HIST FREQ t J HIST NOEUDS minang j e bilan de flux BILAN FLUX SURFACIQUES r f rences BILAN FLUX VOLUMIQUES r f rences SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 153 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE D Mots cl s SYRTHES 3 4 D 2 Partie radiative syrthes ray D 2 1 param tres du calcul Mot cl D faut DOMAINE DE
84. RAYONNEMENT CONFINE OUVERT SUR L EXTERIEUR non HISTORIQUES RAYONNEMENT non PERIODICITE DE ROTATION POUR LE RAYONNEMENT non NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE RAYONNEMENT 2 NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYVONNEMENT 1 NOMBRE DE PLANS DE SYMETRIE POUR LE RAYONNEMENT 0 NOMBRE DE REDECOUPAGES POUR CALCUL DES FACTEURS DE FORME 0 PAS DES SORTIES CHRONO RAVONNEMENT 1 STOCKAGE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT non STOCKAGE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER non LECTURE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT non LECTURE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER non D 2 2 D finition des r f rences References sur le solide REFERENCES NOEUDS OU FACES SOLIDES AVEC RAYONNEMENT CONFINE References sur le maillage de rayonnement RAYONNEMENT REFERENCES FACES COUPLEES AU SOLIDE RAYONNEMENT REFERENCES FACES TEMPERATURE IMPOSEE RAYONNEMENT REFERENCES FACES FLUX IMPOSE D 2 3 Conditions physiques Entree des conditions pour le rayonnement RAYT SYM3D ax by cz d 0 RAYT SYM3D 0 0 1 0 5 PRAYT SYM2D ax by c 0 PRAYT SYM2D 0 1 0 5 RAYT VOLUME CONNEXE P P P JRAYT PERIO3D P P P ArAA a RAYT PERIO2D P P a RAYT BANDES SPECTRALES A bande emissi ref RAYT EMISSIVITE PAR BANDE num_bande missivit r f rences
85. RE MAILLAGE PEAU FLUIDE ECRITURE MAILLAGE SOLIDE ECRITURE CHRONO PEAU FLUIDE ECRITURE RESULTATS PEAU FLUIDE HISTORIQUES CONDUCTION non oui non non tu tu y non ISOTROPIE DU MATERIAU 1 LECTURE DES CORRESPONDANTS SUR FICHIER non NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE SOLIDE 2 NOMBRE DE DIRECTIONS PERIODIQUES NOMBRE DE PAS DE TEMPS SOLIDES NOMBRE D ITERATIONS SOLVEUR SOLIDE LL 0 OI l PAS DES SORTIES CHRONO SOLIDE E 1 PAS DE TEMPS AUTOMATIQUE 1 1000 PAS DE TEMPS MULTIPLES PAS DE TEMPS SOLIDE PRECISION POUR SOLVEUR SOLIDE PRISE EN COMPTE DU RAYONNEMENT CONFINE non SUITE DE CALCUL a STOCKAGE DES CORRESPONDANTS SUR FICHIER A non TITRE POUR LE CALCUL SOLIDE O O S D 1 2 D finition des r f rences REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU REFERENCES NOEU DS OU FACES SOLIDES COUPLE E S DS SOLIDES AVEC DIRICHLET DS OU DS OU DS OU DS OU FACES SOLIDES AVEC FLUX FACES SOLIDES AVEC COEFFICIENT D ECHANGE ELEMENTS SOLIDES AVEC FLUX VOLUMIQUES FACES SOLIDES AVEC RESISTANCE DE CONTACT DS SOLIDES PERIODIQUES DS OU FACES SOLIDES AVEC RAYONNEMENT INFINT 152 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUP
86. SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique On d finit ensuite les grandeurs physiques Ici on ne consid re qu une seule bande spectrale et l missivit est identique pour toutes les pi ces NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYONNEMENT 1 RAYT BANDES SPECTRALES 1 1 e 10 10 RAYT EMISSIVITE PAR BANDE 1 0 95 si 9 4 3 b Conditions limites rayonnement Dans notre cas toutes les zones o l on effectue un calcul de rayonnement sont des parois maill es et pour lesquelles on effectue un calcul de conduction Il n y a ainsi pas de condition la limite appliquer directement sur le maillage de rayonnement Toutes les zones de rayonnement seront coupl es avec le calcul de conduction voir plus loin 9 4 3 c Entr es sorties rayonnement On conserve ici les options propos es par d faut On remarquera que dans un petit cas comme celui ci le calcul des facteurs de forme comme des correspondances entre conduction et rayonnement est instantan et qu il n est en r alit pas indis pensable de sauvegarder ces donn es dans un fichier NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE RAYONNEMENT 2 NOMBRE DE REDECOUPAGES POUR CALCUL DES FACTEURS DE FORME O STOCKAGE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER NON LECTURE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER NON gt STOCKAGE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT NON
87. SYRTHES 3 4 Manuel utilisateur LRupp C P niguel EDF R amp D 6 Quai Watier 78401 CHATOU FRANCE support syrthes edf fr 2008 Copyright EDF 2008 La reproduction de ce document est autoris e sauf des fins commerciales et sous r serve de la mention d origine Aucune modification ne pourra tre effectu e sans accord pr alable des auteurs Avant propos Ce document constitue le manuel utilisateur du code de thermique solide et de rayonne ment SYRTHES 3 4 Il comprend galement un guide de l utilisation de ce logiciel ainsi que les r f rences pour son utilisation coupl e avec le code de thermohydraulique Code_Saturne SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation iii RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 iv SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 TABLE DES MATI RES Table des mati res 1 Introduction 1 2 Quelques informations concernant ce document 3 2 11 Pourquoi c manuel rx Pains Le i e a etai pres A De La e 3 2 2 A qui est destin ce manuel 3 2 3 Organisation du manuel 4 2 4 Niveau de compl tude 2 5 Mise A Jout sa rues 0e 8 de ide A Dia un ur te in put AS LE uit Ra ue I SYRTHES 3 4 3 Fonctionnalit s et sp cificit s 9 3 1 La conduction thermique 9 3 1 1 Le ph nom ne simul 9 3 1
88. YONNEMENT 1 Mot cl PERIODICITE DE ROTATION POUR LE RAYONNEMENT Compte tenu de la contrainte de domaine ferm il n est possible de ne prendre en compte que les p riodicit s de rotation au niveau du rayonnement oui il y a un p riodicit de rotation non le domaine ne pr sente aucune p iodicit Attention pour que la prise en compte de la p riodicit soit possible il faut que le nombre et la disposition des n uds soient identiques sur chacune des fronti res p riodiques Mot cl NOMBRE DE PLANS DE SYMETRIE POUR LE RAYONNEMENT Lorsque la g om trie pr sente des sym tries il est possible de ne faire le calcul que sur une portion du domaine 1 2 1 4 ou m me 1 8 en dimension 3 Il s agit alors d indiquer le nombre de sym tries que pr sente la g om trie maill e F1G 6 4 Exemple de sym trie en dimension 3 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 61 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres Attention la prise en compte des sym tries n est pas possible si elles ne conduisent pas un domaine global ferm Un exemple est donn ci dessous Typiquement ce type de configuration traduit un domaine infi niment long et donc ouvert aux deux bouts Cette situation n est pas mod lisable dans SYRTHES Paroi Sym trie Sym trie Paroi F1G 6 5 Exemple de sym tries non autoris es Le
89. a limite SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 117 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 5 FiG 9 16 R f rences sur les n uds de bord Le maillage utilis pour ce calcul est pr sent sur la figure suivante Il comporte 5788 n uds P et 2798 l ments PARVAN DA TA YAVA VA A 4 A A D ADN GR AN DS EAYATATAVAYAYAYAYAVAYAVAYAVAVA NSNSA AURA TK VAVATAT A N AN ER DORE ECC EA A Pe T TASTA S ATATA E AVATAAN TATAY AN ATAN aV AAA N AASA PAP AVAATA EE PE N Pa A AN AS I VZATA VAVA AAE AE EA D A A AA AAA Va PA AP OCR SP PE 8 7 A a A AA VA VA VA VAT PP A ARE AAAA PKK Ker AA AA VAVA VA AVE LA LRIERERERT AAA A a A A A A A A AVATA AVATA Aa o AATA Ah ARAR A RAA RETA LTR ERTE SO ZAKAAT PERLE ERA RERRRIREE ESA APCE RNA RERERERE ELLE SSSR TERRA ARR ayn an A AAKE TA AEA VESTAN a D pra TATATATA VERRES ALL E aa aA a A a a PT RISERECEPERDK 2 R EEERE REREKCECEKLE EELTA SERRE O RATA A KRN Pa ap Ta OA aa a arara ra oara NT Da AD ATANN A SERRA TRII REEERE a eV AV AV A PQ EKN NAYA VA STAS Pa SIVAN AVET rA ATATA KATATA TS FRA ANS A VA A APA TEAPA PATATE SR SEEREN AN ANA AT AE ET Pa TATATATA CLR OAASIS ADO QA SEPEN RS ANA AN a aAA ve FRA VAT VAN PA a VA VAT APT AND A a a TA VA a an LE DSS VAVA VAVA DS A PAPA AA VA PA Ta ATANA Aata KE SERRE KT aa a var PAU a SRE N E ALEE EEE EE EEE ER ER ie TRS LATTA ATELIER APE NV Va D
90. alcul de la conduction et le second syrthes ray est sp cifique au calcul du rayon nement en milieu transparent Ces fichiers sont constitu s de mots cl s dont la plupart ont des valeurs par d faut 6 1 Le fichier de donn es pour la conduction syrthes data M me si l ordre des mots cl s peut tre quelconque on pr serve g n ralement celui qui est propos par d faut afin de concerver au fichier une certaine logique Le fichier est compos de 3 principaux paragraphes e les mots cl s pour le pilotage du calcul On d finit ici les principales options du calcul pas de temps options du solveur gestion des r sultats du code etc e La d finition des r f rences des noeuds et faces du maillage Il s agit ici de faire le lien entre les r f rences qui ont t mises en places sur les entit s de maillage et les conditions physiques auxquelles elles correspondent e La donn e des conditions aux limites et propri t s physiques On d finit des propri t s physiques des mat riaux des conditions initiales des conditions aux limites etc La plupart des param tres poss dent des valeurs par d faut et en pratique l utilisateur n en modifiera qu un nombre restreint SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 47 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres 6 2 G n ralit s Definitions TITRE POUR LE CALCUL SOLIDE CALCUL SYRTHES test DIMENSION DU PROBLE
91. aragraphe de repr ciser sur cet exemple certaines notions relatives l exploitation des calculs 9 1 5 a Le fichier listing Parmi les diff rentes sorties possibles du code on trouve soit l cran soit de fa on plus raison nable dans un fichier si la sortie standard a t redirig e une compilation d informations sur le d roulement du calcul Une bonne attitude lorsque l ex cution d un calcul est achev e est d examiner le fichier listing issu du code Ceci permet d une part de contr ler que l on n a pas fait d erreurs dans l entr e des donn es et d autre part que celles ci sont interpr t es comme on le souhaite Enfin le listing permet galement d obtenir un premier aper u de la fa on dont s est d roul le calcul Quelques l ments de ce fichier sont repris dans ce paragraphe Pour des raisons de clart on s pare les explications en trois blocs Bien que d crites en plusieurs sch mas on notera que les informations sont pr sent es dans leur ordre chronologique d apparition dans le fichier listing Le premier bloc s attache la restitution d informations sur les donn es que l utilisateur a entr pour la d finition de son cas Le temps investi dans cette analyse est souvent rentable lorsqu il s agit d un premier calcul En affichant ce type de renseignements l objectif est galement de donner la possibilit l utilisateur a posteriori et parfois longtemps apr s
92. arche envisageable SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 99 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul Mauvais comportement Le r sultat coupl est visiblement non physique du code Le r sultat coupl n est pas exactement celui escompt V rifier les donn es utilisateur V rifier les indicateurs de convergence Analyser le comportement en d branchant le module Syrthes calcul fluide standard V rifier les donn es utilisateur V rifier les indicateurs de convergence V rifier les mod lisations employ es Etre certain de son analyse physique etc Analyser le comportement en d branchant le module Syrthes calcul fluide standard Le calcul fluide Le calcul fluide semble satisfaisant semble bizarre Continuer l analyse sur la version standard du code fluide Contacter le support du code fluide Relancer le calcul coupl Augmenter le niveau d impression dans Syrthes analyse du listing Effectuer des sorties chronologiques intervalles r guliers Sortir les r sultats sur la peau du fluide l interface Contacter le support SYRTHES F1G 8 3 M thodologie suivre face un mauvais comportement des codes fluide ou solide 100 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Exemples 9 Nous nous proposons dans ce chapitre de d cri
93. as de plusieurs millions de n uds sur station de travail La r f rence 8 donne quelques l ments de statistiques sur station SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 39 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s 3 10 Perspectives Les fonctionnalit s apport es par SYRTHES et son couplage des codes de thermohy draulique devraient permettre la simulation d une classe importante de probl mes Des extensions sont toujours possibles en fonction des demandes des utilisateurs Parmi les extensions envisageables on peut citer la prise en compte du ph nom ne de rayonnement en milieu semi transparent solide De m me il est envisag de prendre en compte des mod lisations li es aux transferts coupl s air vapeur d eau temp rature qui interviennent dans le domaine du b timent On aimerait galement signaler que le d couplage retenu constitue galement une struc ture int ressante pour des extensions au couplage avec un code d lectromagn tisme ou encore pour le parall lisme A partir d une version pr c dente de SYRTHES un prototype 9 10 utilisant CALCIUM 11 et PVM 12 a permis d effectuer des calculs fluides et solides sur des processeurs et ou des machines diff rentes ainsi que d illustrer la possibilit de coupler de fa on simul tan e plusieurs codes fluides avec SYRTHES Cela a permis de rendre accessible la simulation de syst mes tr s complexe
94. ation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 B 1 Description de la g om trie La table des r f rences des faces e ligne 1 0C e ligne 2 C RUBRIQUE REFERENCES DES FACES e ligne 3 C e ligne 4 3 nombre d l ments NUM LISTE_DES_REFERENCES o gt NUM num ro de l l ment gt LISTE DES REFERENCES r f rences des n faces qui constituent l l ment le format correspondant est 16 1x 415 On rappelle ici qu en dimension 2 les r f rences des faces correspondent en r alit aux r f rences des 3 ar tes du triangles 3 Face 6 5 Face 3 2 d 1 4 2 Face 1 F1G B 2 Num rotation des faces du triangle SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 141 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE B Formats des fichiers SYRTHES Face 1 4 10 9 3 6 2 Face 3 Face 4 F1G B 3 Num rotation des faces du t tra dre 142 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 B 1 Description de la g om trie On pr sente ci dessous un fragment type du fichier r sultat g om trique Informations concernant le maillage le nombre de noeuds est celui des noeuds P2 Ca 36 36 26 26 36 36 E E E D E E E DE DE DE E DE E E E DE DEEE DE DEEE DE DEEE DE E E E DE DE DE DEEE EC C FICHIER GEOMETRIQUE SYRTHES C Ce aE E ee AE AE AE AE E AE AE AE AE AE AE AE JE AE AE AE AE AE AE AE AE AE AE AE AE E AE AE AE AE AE AE AE AE
95. aucoup moins lourds et tout aussi exacts sous r serve bien s r que l hypoth se de base soit effectivement valide Il est noter que dans SYRTHES l utilisateur peut choisir son axe d axisym trie Ox ou Oy L encore la discr tisation repose sur les m mes l ments triangulaires 6 n uds SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 11 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s Approximation axisym trique FIG 3 3 Approximation axisym trique 3 1 2 c Tridimensionnel Dans la mesure o l espace de r solution est compatible avec l espace du ph nom ne aucune restriction ou approximation n est n cessaire La discr tisation est effectu e l aide d un maillage non structur de type t tra drique Ces t tra dres comportent 10 n uds et n admettent que des faces planes Le maillage t tra drique est g n r par l utilisateur l aide des mailleurs SIMAIL ou IDEAS MS ou tout autre logiciel la condition de remettre les informations relatives la g om trie l un de ces deux formats ou au format propre SYRTHES cf B A T tra dre 10 n uds les faces sont planes F1G 3 4 Type d l ments autoris s en 3D 3 1 3 Les mat riaux trait s Tous les corps conduisent la chaleur Cependant leur comportement conductif peut varier consid rablement d un corps l autre Il faut donc savoir d
96. aux mots cl s en effet souvent l utilisateur conna t l expression de sa matrice de conductivit dans un rep re propre li la pi ce consid r e Un sous programme utilisateur permet cependant d acc der la mise en place du comportement le plus g n ral possible 14 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 1 La conduction thermique Ce dernier cas constitue une g n ralisation des cas cit s pr c demment Cependant le recours ce mod le n cessite des ressources informatiques la fois en terme de stockage et de co t calcul plus importantes ce qui rend int ressant la distinction entre les diff rents comportements 3 1 4 Conditions initiales La temp rature au sein du solide doit tre donn e un instant t qui est g n ralement pris comme origine Cette distribution peut tre continue ou discontinue mais physique ment compte tenu de la nature r gularisante de l op rateur de diffusion une distribution continue appara t rapidement Pour l utilisateur le plus souvent il s av re que la temp rature initiale est suppos e constante sur le domaine Pour faciliter l introduction de cette donn e un mot cl permet d imposer une valeur constante sur le domaine entier ou sur des sous domaines d finis l aide de r f rences En dernier recours si le cas trait demande d imposer une condition initiale tr s sp cifique l utilisateur peut utilis
97. aux r capitulatifs ayant pour objectifs de synth tiser les donn es et de permettre l utilisateur un acc s plus rapide l information 2 4 Niveau de compl tude On trouvera dans ce manuel une description la plus exhaustive possible des aspects aux quels un utilisateur peut se trouver confront lors de la mise en uvre de SYRTHES En particulier l organisation du produit une description des divers param tres accessibles aux utilisateurs et leurs actions sont explicit es De m me sont repris et expliqu s l ensemble des sous programmes utilisateurs disponibles dans les cas minoritaires o la complexit du probl me ne permet plus de le d finir simplement par le biais des mots cl s Il faut tre conscient que l objectif de ce manuel n est pas de d crire les m thodes num riques mises en uvre ni de donner tous les l ments ventuellement n cessaires l extension des fonctionnalit s pr sentes dans la version SYRTHES 3 4 Pour une efficacit maximale on supposera que l utilisateur qui r alise des calculs coupl s SYRTHES code fluide dispose des manuels relatifs l utilisation du code Code_Saturne 2 3 Les personnes int ress es par un aper u des m thodes mises en oeuvre au sein de SYRTHES pourront consulter entre autres le document 4 Cette r f rence d crit certains aspects th oriques et num riques utilis s dans la version 1 0 L tablissement des quations fonda mentales et les m
98. cificit s de chacun des deux domaines de leurs caract ristiques physiques et des contraintes ext rieures auxquelles ils sont soumis Cependant comme mentionn dans ce document une structure informatique et num rique tr s d coupl e a t retenue Ceci se retrouve au niveau de l ergonomie de la version puisque les l ments relatifs au code fluide et au module SYRTHES apparaissent nettement Cela devrait faciliter grandement la compr hension du produit que pourront avoir les utilisa teurs nouveaux et galement perturber de fa on minimale les utilisateurs d j form s aux codes fluides qui voudraient utiliser les nouvelles fonctionnalit s procur es par SYRTHES La prise en compte du rayonnement thermique se pr sente comme un module de SYRTHES Cette approche permet de bien diff rencier les traitements des transferts par conduction et par rayonnement en milieu confin lors de l utilisation du code De cette fa on le fonctionnement g n ral du code n a pas t alourdi Un unique mot cl est venu s ajouter au fichier de donn es il permet d activer ou non la prise en compte du rayonnement thermique en milieu confin Dans le cas de l activation de la prise en compte du rayonnement l utilisateur doit alors fournir des donn es compl mentaires en remplissant un fichier de donn es sp cifique et d di au rayonnement en milieu confin Cette approche s av re particuli rement souple lorsque l
99. compl mentaires et un maillage d di au calcul du rayonnement 5 1 Fichiers g om triques 5 1 1 Maillage conduction Rappelons tout d abord que ce fichier est obligatoire Ce fichier contient le maillage du domaine solide ainsi que les diverses r f rences appliqu es sur les n uds ar tes ou faces du maillage Le maillage solide est de type non structur et les informations n cessaires SYRTHES sont une table de coordonn es des n uds les r f rences des n uds ventuellement des ar tes et des faces et la connectivit du maillage Il est noter que le maillage doit imp rativement comporter des n uds milieux les seuls l ments reconnus par SYRTHES sont les triangles 6 n uds et ar tes droites en 2D et les t tra dres 10 n uds et faces planes en 3D 5 1 2 Maillage rayonnement Dans le cas o le calcul du rayonnement thermique est activ un second maillage doit tre fourni SYRTHES Il est galement de type non structur et les informations n cessaires SYRTHES sont une table de coordonn es des n uds les r f rences des faces et la connectivit du maillage Il s agit d un maillage surfacique de type P Les l ments ne comportent donc pas de n uds milieux Les l ments reconnus par SYRTHES pour le maillage de rayonnement sont les segments 2 n uds en 2D et les triangles 3 n uds en 3D SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 45 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008
100. d 2 NUMNO NFLUSS N A C g References du noeud NUMREF NREFS NUMNO C ce Coordonnees du noeud XX COORDS NUMNO 1 YY COORDS NUMNO 2 IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NUMNO 3 GC TT TMPS NUMNO g C Si le noeud porte la reference 3 6 sinon il vaut 10000 W M2 C IF NUMREF EQ 3 THEN STT VFLUSS N 1000 0D0 ELSE VFLUSS N ENDIF C 200 CONTINUE Les n uds portant une condition la limite de type flux tant num rot s s par ment on fournit ici le num ro global du n ud i e celui qu il poss de dans le fichier maillage R f rence du n ud courant Coordonn es du n ud suivant la dimension du probl me il existe une coordonn e z ou non q le flux vaut 1000 W M2 _ Exemple de distinction des n uds par l utilisation des r f rences F1G 7 3 Codage des conditions aux limites de type flux 76 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 3 Conditions limites sur les n uds LIMSOL Tous les n uds indiqu s comme ayant une condition la limite de type Dirichlet dans le fichier de donn es Temps physique auquel on se trouve exprim en secondes C ER EEEEEEEEEEEEEEEEEE aMMa C 3 INITIALISATION DES CONDITIONS AUX LIMITES DE TYPE DIRICHLET CO nn c le Temps courant sur le s lide T TEMPSS C Les n uds portant une condition DO 300 N 1 NBDIRS la limite de type Dirichlet tant
101. de devrait permettre pour un utilisateur averti du code fluide un passage sans probl me aux fonctionnalit s tendues SYRTHES Pour un cas complexe faisant intervenir un couplage thermique entre fluide et paroi on peut sugg rer une d marche en deux tapes e l re tape calcul fluide seul faisant intervenir la thermique Effectuer un calcul fluide sans couplage mais en prenant en compte les aspects thermiques On impose sur les points qui doivent tre coupl s avec le module thermique solide une condition de paroi sur la temp rature Il est bien s r pr f rable d imposer des temp ratures de paroi constantes en temps bien s r qui se rapprochent de celles que l on estime tre pr sentes dans la r alit la paroi Une fois des r sultats coh rents obtenus on insiste sur le fait qu il ne s agit que d un test interm diaire permettant l utilisateur de progresser pas pas dans son probl me on peut passer la r solution proprement dite du probl me e 2 me tape calcul thermique coupl entre fluide SYRTHES L tape pr c dente a permis de v rifier le bon comportement du code fluide pour la r solution du probl me thermique fluide L investissement de temps pass lors de l tape pr c dente est enti rement rentabilis En effet tous les fichiers li s au fluide sont alors pr ts le seul changement minime consiste activer le couplage avec SYRTHES au niveau des param tres du code fluide Il
102. de direction p riodique l re direction p riodique Yy F1G 3 9 Cas d application de la p riodicit dans 2 directions simultan es Il faut bien tre conscient que dans ce cas les coins du domaine sont des points extr mement particuliers puisque chacun d eux est soumis simultan ment la p riodicit dans les 2 directions il faut alors tenir compte des contributions des l ments voisins dans 3 directions diff rentes Ce principe est expos par la figure ci dessous il est noter que dans le cas de la dimension 3 le probl me est similaire si ce n est que le traitement des coins n cessite la prise en compte des 7 l ments voisins SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 17 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s NN amanete te DE F1G 3 10 Traitements particuliers des noeuds de coin En dimension 3 il peut tre n cessaire de prendre en compte une p riodicit suivant 3 directions diff rentes F G 3 11 P riodicit suivant trois directions 3 1 6 Les flux volumiques Parfois certains m canismes physiques entra nent une apparition de chaleur au sein du so lide C est par exemple le cas dans les pi ces m talliques soumises des effets lectromagn tiques L effet joule qui en r sulte peut tre mod lis par un flux volumique SYRTHES permet la prise en compte de flux volumiques d
103. de formuler des demandes d extension des potentialit s de SYRTHES SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 157 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 ANNEXE E Fiche SYRTHES Fiche SYRTHES Nom T l phone Date Soci t e mail Adresse Machine Activation du OUI Version de SYRTHES rayonnement confin NON Type d utilisation Type d erreur Localisation SYRTHES AMELIORATION du probl me SYRTHES CODE_SATURNE ERREUR BLOQUANTE CONDUCTION ERREUR NON BLOQUANTE RAYONNEMENT Caract ristiques g n rales du calcul conduction Dimension Conditions aux limites Conductivit Flux volumiques 2D DIRICHLET ISOTROPE OUI 2D axi FLUX ORTHOTROPE NON 3D ECHANGE ANISOTROPE RAYT INFINI Periodicit Suite de calcul Liste des AUCUNE OUI sous programmes AR ARSLATION NON utilisateurs utilis s ROTATION Caract ristiques du calcul rayonnement Conditions aux limites Pr sence de Nbre de bandes spectrales COUPLE AU SOLIDE SYMETRIE UNE SEULE TEMPERATURE IMPOSEE PERIODICITE PLUSIEURS FLUX IMPOSE Description du probl me ou de l am lioration souhait e D A retourner EDF R amp D MTI METT 183 6 quai Watier 78 401 CHATOU 158 SYRTHES 3 4 Manuel d u
104. de l utilisateur 8 6 La gestion des erreurs Ce paragraphe propose une strat gie pour tenter de rem dier aux probl mes qui peuvent se poser un utilisateur lors de l apparition de messages d erreurs La premi re tape est d analyser la nature du dysfonctionnement Selon le r sultat on propose une d marche pour localiser le probl me et enfin les actions entreprendre pour y rem dier 8 6 1 Les grandes familles de dysfonctionnement On rassemble dans le sch ma suivant divers types de dysfonctionnement et la d marche suivre lorsque l on a reconnu le sc nario dans lequel on se trouve SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 95 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul Dysfonctionnement de la version D A a Le module ex cutable ne fonctionne pas Le code d marre mais un plantage se produit Le code s arr te suite a un message d erreur Ex cution normale mais les r sultats semblent bizarres V rifier entre autres l dition des liens la compatibilit des versions du code fluide et de Syrthes si la taille m moire demand e est est compatible avec les ressources de la machine Consulter l administrateur syst me le support du code fluide le support SYRTHES Un tel arr t devrait en toute rigueur ne jamais appara tre Cela r sulte g n ralement d une dysfonction d
105. de mots cl voir chapitre 6 Si le cas est plus complexe on aura alors recours un sous programme utilisateur limsol F ou limfso F dont l emploi est d crit dans le chapitre 7 e flux Une autre condition la limite tr s usit e est la condition de flux impos Le flux peut tre impos sur des n uds ou bien des faces M me si le choix d imposer les conditions sur SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 15 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s les faces appara t plus physique cf 3 5 l utilisateur qui ne disposera pas d informations sur les faces au niveau du mailleur pourra imposer le flux sur les n uds De la m me fa on que pour les conditions de Dirichlet suivant la complexit du char gement souhait l utilisateur peut avoir recours au fichier de mot cl s voir chapitre 6 ou bien un sous programme utilisateur qui permet d appr hender les cas les plus complexes mais en contre partie il faut recompiler le sous programme en question et reg n rer l ex cutable On trouvera dans le chapitre 7 une description pr cise de l utili sation du sous programme correspondant dont le nom est limsol F ou limfso F e coefficient d change Dans de nombreux cas physiques il arrive que le flux soit proportionnel la diff rence de temp rature qui existe entre la surface not e T et la temp rature du milieu dans lequel baigne le solide not e T Le flu
106. de transformer lorientation du rep re origine en rep re local les 3 angles exprim s en degr s d crivant la rotation propre du solide respectivement autour de x yet z les r f rences qui d crivent la fronti re 1 puis 1 puis les r f rences des n uds qui d crivent la fronti re 2 zA Z D finition de la p riodicit NZ e Translation 1 1 1 e Rotation du rep re R 0 0 60 ronti re 1 e Rotation propre Ro 0 90 0 F1G 6 2 D finition d une rotation En r sum il ne faut jamis oublier que la transformation g om trique qui est d finie doit d crire la transformation qui permet de passer du ler groupe de r f rences vers le second 6 10 Flux volumiques CVOL valeur references CVOL 1200 13 17 La valeur par d faut est un flux volumique nul e valeur valeur du flux volumique en W m SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 57 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres e liste des r f rences liste des r f rences des n uds ou l ments soumis ce flux La valeur 1 signifie qu il s agit de toutes les entit s portant un flux volumique se reporter la liste des r f rences d clar e pr c demment 6 7 La condition de flux volumique s applique sur des n uds ou des faces en fonction du mot cl D FINITION DES FLUX VOLUMIQUES PAR cf 6 2 4 Remarque une liste des r f rences r duite
107. e C C Coordonnees des noeuds de la face CUTI xx1 COORAY lt NODRAY lt N 1 1 CUTI YY1 COORAY NODRAY N 1 2 Coordonn es du noeud 1 de la face CUTI IF NDIM EQ 3 ZZ1 COORAY NODRAY N 1 3 G ses C C Temperature de la face de rayonnement CUTI TTFAC TEMRAY lt N Temp rature de la facette courante C C Exemple C Si la face porte la reference 3 l emissivite vaut C 0 7 pour la premiere bande C 0 95 pour la deuxieme bande C sinon elle vaut 0 5 elle peut eventuellement dependre de la C temperature de la face calculee precedement TTFAC C CUTI IF NUMREF EQ 3 THEN ila r f rence de la facette est 3 CUTI EMISSI lt N 1 0 7 Emissivit pour la bande 1 CUTI EMISSI N 2 0 95 Emissivit pour la bande 2 CUTI ELSE Pour les autres facettes CUTI EMISSI N 1 0 5 Emissivit pour la bande 1 CHII A nee 0 5 Emissivit pour la bande 2 C CU200 CONTINUE F1G 7 12 D finition des missivit s La boucle est r alis e sur tous les l ments du maillage de rayonnement Pour une facette N on a acc s e aux coordonn es des n uds de la facette COORAY NODRAY N i j j me coordonn e du i me n ud de la facette N en dimension 2 i j 1 2 en dimension 3 i j 1 3 e la temp rature de la facette TTFAC e la r f rence de la facette NUMREF Et il faut donner e l missivit pour la bande i EMISSI N i 7 7 3 D finition des temp rature
108. e comportement du code On aura int r t se procurer les docu ments d crivant le code de thermohydraulique pour de plus amples renseignements sur les ph nom nes physiques qu il est possible de prendre en compte ainsi que le domaine de validit de chacune des mod lisations 3 4 1 b La r gion de couche limite Des ph nom nes complexes se produisent dans cette zone Il faut g rer plusieurs ph nom nes diffusion turbulente diffusion mol culaire qui coexistent de fa on plus o moins pr pond rante suivant la proximit de la paroi et le type d coulement consid r Les gradients des gran deurs mod liser sont souvent importants ce qui rend difficile leur traitement num rique De fa on classique plut t que de r soudre de fa on exacte les quations qui r gissent cette r gion on pr f re mod liser la zone en reliant des grandeurs situ es sur les bords fluide et solide Cela revient en fait proposer une fonction de transfert locale entre le domaine solide et le domaine fluide Parmi les choix qui s offraient proposition d une mod lisation de la zone reprendre la d marche utilis e dans le code fluide etc la mod lisation utilis e dans le code fluide lorsque la temp rature de paroi est impos e a t retenue Ce choix est motiv d une part par la coh rence que l on souhaite garder avec les mod lisations introduites dans le code fluide standard on trouvera de plus amples renseigne
109. e dans le fichier maillage NUMNO NECHS N C References du noeud NUMREF NREFS NUMNO e R f rence du n ud courant C C Coordonnees du noeud Coordonn es du n ud XX COORDS NUMNO 1 A suivant la dimension du YY COORDS NUMNO 2 probl me il existe une IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NUMNO 3 coordonn e z ou non C TT TMPS NUMNO Temp rature au n ud courant S C Si le noeud porte la reference 6 la temperature exterieure est C de 20 et le coefficient d echange de 10 sinon la temperature exterieure est de 40 C C 2 IF NUMREF EQ 6 THEN De Valeur de la temp rature VECHS N 1 20 0D0 ext rieure degr s Celsius VECHS N 2 10 0D0 _ Valeur du coefficient d change ELSE W m2 K VECHS N 1 40 0D0 VECHS N 2 10 0D0 ENDIF C 400 CONTINUE F1G 7 5 Codage des conditions aux limites de type coefficient d change 78 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 3 Conditions limites sur les n uds LIMSOL Tous les n uds indiqu s comme ayant Temps physique auquel une condition la limite de type r sistance de contact on se trouve dans le fichier de donn es exprim en secondes Gy ns C 5 INITIALISATION DES CONDITIONS AUX LIMITES DE TYPE RESISTANCE DE CONTACT CE mmmm C C t Temps courant sur le solide T TEMPSS Les n uds portant une condition c la limite de type r sistance de contact
110. e du fichier listing S il s agit des tous premiers essais pour un nouveau probl me on s attardera sur les informations fournies par la phase d initialisation on pourra par exemple contr ler l ordre de grandeur du nombre des n uds des l ments des n uds soumis telle ou telle condition la limite etc Ces premi res v rifications visent plusieurs objectifs e contr ler ses propres donn es une condition n a t elle pas t omise r f rences et type de condition sont ils bien en accord les valeurs des conditions aux limites sont elles exactes e s assurer qu il y a ad quation entre ce que l on voulait faire et ce que le code a interpr t e s assurer que les initialisations se sont d roul es de fa on normale et que tout semble coh rent Le d roulement du calcul A chaque pas de temps il est possible d avoir des informations sur la convergence du solveur niveau d impression gt 2 Lorsque l on recherche un tat stationnaire le nombre des it rations n cessaires au solveur pour atteindre une convergence donn e tend d cro tre au fil des pas de temps le calcul se d roule de fa on normale La convergence du solveur Si des difficult s de convergence apparaissent nombre d it rations lev pr cision atteinte m diocre il est g n ralement possible d am liorer le conditionnement du syst me en adoptant un pas de temps plus petit 94 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation
111. e nom des fichiers de donn es et de r sultats qui seront utilis s pour la simulation Dans ce fichier les lignes qui commencent pqr une toiles sont des lignes de commentaires On distingue 4 sections e Emplacement des fichiers de Syrthes L utilisateur d finit ici les chemins d acc s aux r pertoires qui contiennent respectivement les fichiers de donn es les fichiers pour les suites de calcul et le fichiers de r sultats L utilisateur peut choisir de mettre tous les fichiers dans le m me r pertoire ou au contraire de structurer son tude et de s parer les divers types de fichiers Le chemin d acc s des r pertoires peut tre fourni en relatif par rapport la position du fichier d environnement syrthes env dans l environnement de travail 68 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 17 Fichiers pour le calcul EMPLACEMENT DES FICHIERS POUR SYRTHES AMONT SUITE AVAL e Nom des fichiers amont pour Syrthes D finition du nom des divers fichiers d entr e du code NOM DES FICHIERS AMONT POUR SYRTHES DONNEES DU CALCUL syrthes data GEOMETRIE SOLIDE maillage des DONNEES POUR LE RAYONNEMENT syrthes ray MAILLAGE RAYONNEMENT maillray des e Nom des fichiers suite pour Syrthes D finition du nom des divers fichiers n cessaires aux suites de calcul NOM DES FICHIERS SUITE POUR SYRTHES SUITE SOLIDE RESU resusi STOCKAGE DES CORRESPONDANTS corresp FA
112. e standard Le calcul fluide Le calcul fluide semble bizarre semble satisfaisant i i Continuer l analyse Relancer le calcul coupl sur la version standard du code fluide Augmenter le niveau d impression dans S yrthes analyse du listing Effectuer des sorties chronologiques intervalles r guliers Contacter le support Code_Saturne Sortir les r sultats sur la peau du fluide l interface Contacter le support SYRTHES Le r sultat coupl n est pas exactement celui escompt V rifier les donn es utilisateurs V rifier les indicateurs de convergence V rifier les mod lisations employ es Etre certain de son analyse physique etc Analyser le comportement en d branchant le module Svrihes Calcul fluide standard Le calcul fluide semble bizarre i Continuer l analyse Relancer le calcul coupl Le calcul fluide semble satisfaisant sur la version standard de Code_Saturne Augmenter le niveau d impression dans Syrthes analyse du listing Effectuer des sorties chronologiques Contacter RTE intervalles r guliers le support du cade fuine Sortir les r sultats sur la peau du fluide l interface j Contacter le support SYRTHES F1G 8 2 M thodologie propos e face un message d erreur 98 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 8 6 La gestion des erreurs 8 6 4 Que faire en cas de mauvais fonctio
113. ence e Enceinte on impose une conductivit gale dans les directions x et y 25 W mK La masse volumique et la chaleur sp cifique sont consid r es identiques pour les 3 disques et l enceinte p 7700 kg m et Cp 460 J kgK En ce qui concerne l missivit elle est consid r e identique pour toutes les pi ces et gale 0 95 sur tout le spectre 9 4 2 R alisation des maillages Le calcul faisant intervenir les transferts thermiques par conduction et rayonnement deux maillages doivent tre cr s Le premier de dimension 2 sera utilis pour le calcul conductif et le second de dimension 1 par le calcul radiatif Si la g om trie de ce cas est tr s simple et ne pose au cun probl me d un point de vue maillage il est cependant n cessaire de disposer soigneusement 124 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique des r f rences diff rentes sur les diverses parties du domaine En effet la pr sence simultan e de mat riaux ayant des conductivit s diff rentes implique la n cessit de les distinguer par des r f rences diff rentes On prendra galement soin de diff rencier les bords pour l application des conditions aux limites 9 4 2 a Le maillage pour la conduction Nous sommes en dimension 2 le maillage de conduction est compos de triangles 6 n uds Nous avons cette fois choisi de donner des r f rences
114. ence et les campagnes d essais param triques Ind pendamment de son co t parfois lev l ap proche exp rimentale ne conduit qu un nombre limit d endroits o des valeurs quanti tatives sont accessibles en fait l o sont plac s les capteurs Avec l av nement de calculateurs de plus en plus puissants il appara t int ressant de proposer des outils num riques permettant la simulation des ph nom nes qui int ressent les concepteurs lors du dimensionnement d un organe intervenant dans un processus in dustriel En effet on dispose alors d un outil souple bien adapt la compr hension des ph nom nes et aux tudes param triques sous r serve bien entendu que l outil num rique soit bien valid par des banques de donn es exp rimentales ou bien par des formules ana lytiques lorsqu elles existent Au D partement M canique des Fluides et Transferts Thermique de EDF R amp D depuis de nombreuses ann es des quipes travaillent sur l laboration de codes sophistiqu s de m caniques des fluides Aujourd hui Code_Saturne permet l appr hension de nombreux ph nom nes thermohydrauliques Il a t valid l aide de multiples cas tests et est largement utilis Ce code ne s attache qu la r solution des ph nom nes fluides La n cessit de prendre en compte simultan ment les ph nom nes thermiques dans le fluide et le solide a conduit proposer un outil informatique ind penda
115. endant les conditions qui sont fournies par le biais de ce fichier sont suppos es tre constantes dans le temps Or dans certains cas plus complexes il est parfois n cessaire de disposer de conditions variables en fonction du temps de la temp rature de l espace etc Dans ce cas on a alors recours au sous programme utilisateur qui permet de d crire les comportements des diverses variables m me lorsque ces derniers sont tr s complexes Au niveau du traitement du rayonnement l ensemble des conditions modifiables par l utilisateur est accessible dans le sous programme limray F On ainsi la possibilit de programmer les variations e de l missivit e de la temp rature des faces temp rature impos e e du flux des faces flux impos Enfin on a galement acc s la d finition des bandes spectrales dans le cas o l utilisateur pr f rerait les d finir dans ce sous programme plut t que dans le fichier de donn es SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 83 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur Dans tout le sous programme on acc de au temps physique par le biais de la variable TEMPSS 7 7 1 D finition des bandes spectrales La partie du sous programme limray qui est destin e la d finition des bandes spectrales est la suivante L Em mm E 1 DEFINITION DES BANDES SPECTRALES C Em C Definition des bandes spectrales si beso
116. ep re propre i 250 05 K 05 E L angle tant de 45 Sur le pourtour des disques flux nul F1G 9 1 Sch ma du probl me 9 1 2 R alisation du maillage Si la g om trie de ce cas est tr s simple et ne pose aucun probl me d un point de vue maillage il est cependant n cessaire de disposer soigneusement des r f rences diff rentes sur les diverses parties du domaine En effet la pr sence simultan e de mat riaux ayant des conductivit s diff rentes implique la n cessit de les distinguer par des r f rences diff rentes ces derni res servant galement la mise en place des conditions aux limites 102 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide Dans ce cas il a t choisi de disposer les r f rences sur les n uds du maillage Les n uds de chaque disque devront donc porter des r f rences diff rentes et au sein d un m me disque il convient galement de distinguer les n uds soumis la condition d change Il est noter que la condition de type flux nul tant implicite dans le code il n est pas n cessaire de distinguer par une r f rence sp cifique les n uds qui y sont soumis a Int rieur 3 Int rieur 6 Int rieur 9 F1G 9 2 Mise en place des r f rences Le maillage r alis ici comprend 11688 n uds P gt et 5688 l ments F1G 9 3 Maillage SYRTH
117. er le sous programme utilisateur initmp F pr vu cet effet On trouvera plus de d tails sur l utilisation des mots cl s ou du sous programme utilisateur dans les chapitres 5 et 7 3 1 5 Les conditions aux limites De fa on d crire compl tement le probl me et tre m me de le r soudre num riquement il reste pr ciser les diff rentes conditions qui affectent les fronti res du domaine Les conditions aux limites propos es dans SYRTHES sont tr s classiques Elles sont reprises dans ce paragraphe Les conditions aux limites peuvent tre de plusieurs types e Dirichlet valeur impos e de la temp rature On consid re qu la fonti re la temp rature est constante ou bien variable en fonction du temps et de l espace mais de fa on connue de la part de l utilisateur C est une condi tion relativement simple introduire m me s il faut souligner qu elle constitue souvent une approximation En effet d un point de vue exp rimental m me en laboratoire prescrire la temp rature d une surface constitue un exercice fort difficile Selon le cas de figure l entr e des donn es est plus ou moins difficile Si la temp rature imposer est constante sur toute une partie identifi e de la fronti re on pourra rep rer les n uds par des r f rences au sein des mailleurs Les mots cl s concernant les conditions de Dirichlet permettront d affecter leur valeur aux n uds par simple remplissage du fichier
118. ers l ments Puis SYRTHES donne un certain nombre d informations sur les conditions aux limites utilis es sur le maillage de rayonnement 44 LNRAY2 MAILLAGE RAYONNEMENT Nombre de noeuds couples avec le solide 240 Nombre de noeuds couples avec le fluide 0 kkk LFRAY2 MAILL GE RAYONNEMENT Nombre de faces couplees au solide 240 Nombre de faces a temperature imposees Nombre de faces a flux impose Nombre de faces paroi equivalente couplees au fluide Nombre de faces paroi equivalente isolee Nombre de faces milieu semi transparent solide 20000 F1G 9 30 Conditions aux limites sur le maillage de rayonnement 130 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique 44 LECLIR k LECLIR 44 LECLIR 4 LECLIR 1 3 4x4 CONNEX_2D 44 ORIENE 2D 44 DIMENSION 4 FACECACHE 4 6SMOOGC 8 ITE SMOOGC 26 IT Point interieur 20000E 01 50000E 00 10000E 01 Definition de la bande spectrale 1 Limites de la bande 10000E 09 10000E 02 Rappel des conditions physiques emissivite de la bande spectrale 1 s Emisivite 95000E 00 pouner errenerE References 1 Nombre d historiques sur les facettes 3 Rayonnement composante connexe Liste des facettes s 44 Le maillage surfacique contient 4 surfaces connexes et 1 volumes connexes Le nombre de facettes reorientees est
119. es tant identiques partout et le cas ne n cessitant pas de conditions la limite particuli re sur le maillage de rayonnement il est possible d utiliser la m me r f rence partout Nous avons choisi la r f rence 1 Le maillage r alis ici comprend 240 n uds P et 240 l ments segments 2 n uds 9 4 3 Mise jour du fichier de param tres Nous allons examiner les rubriques sp cifiques au calcul du rayonnement thermique et au couplage conduction rayonnement SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 125 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples F1G 9 26 Maillage pour la conduction F1G 9 27 Maillage pour le rayonnement 9 4 8 a Rayonnement La premi re tape consiste d finir un point int rieur chaque volume connexe On rappelle que ces points permettent SYRTHES de distinguer l int rieur de l ext rieur dans la mesure o les maillages surfaciques ne sont pas orient s Ici le calcul du rayonnement se fera dans l enceinte uniquement on le n glige au niveau des trous des disques il n y a par cons quent qu un seul volume connexe Le domaine de calcul ne pr sente ni sym trie ni p riodicit c est un domaine ferm PERIODICITE DE ROTATION POUR LE RAYONNEMENT NON NOMBRE DE PLANS DE SYMETRIE POUR LE RAYONNEMENT O DOMAINE DE RAYONNEMENT CONFINE OUVERT SUR L EXTERIEUR NON RAYT VOLUME CONNEXE 2 70 5 0 126
120. es axes du rep re on parle de mat riaux comportement orthotrope La conductivit est alors repr sent e par une matrice du type suivant krx 0 0 K 0 ky 0 0 0 kz SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 13 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s L Fibres du mat riau align es avec les axes F1G 3 5 Exemple de mat riau comportement orthotrope Dans cette matrice chaque coefficient krz par exemple reste variable en temps en es pace et peut d pendre de tous les param tres locaux accessibles l utilisateur 8 1 3 c Propri t s d anisotropie Cette fonctionnalit tend les pr c dentes au cas des mat riaux anisotropes c est dire lorsque les diff rents comportements conductifs du mat riau ne peuvent plus s exprimer suivant les axes du rep re global choisi pour le calcul La figure suivante pr sente une structure dont le comportement pourrait tre anisotrope y Fibres du mat riau non align es suivant les axes FIG 3 6 Exemple de mat riau comportement anisotrope La matrice de conductivit prend alors la forme suivante krz kry krz K kyy kyz kzz Remarques Dans la mesure o cette matrice est sym trique et positive il existe toujours un rep re dans lequel elle s exprime de fa on diagonale c est le rep re propre On utilise cette propri t pour entrer les donn es lorsque l on propose le recours
121. es rayonnement La gestion des conditions aux limites est similaire celle qui est propos e dans le cas des calculs en conduction pure Ainsi les diff rentes zones du maillages sont rep r es par le biais des r f rences notion de couleur dans IDEAS MS On rappelle que sur le maillage de rayonnement ces r f rences sont impos es sur les facettes notion de num ro de sous domaine dans SIMAIL ou de couleur d l ment dans IDEAS MS Les mots cl s qui suivent permettent donc SYRTHES de rep rer les diff rentes conditions aux limites Il est obligatoire de les remplir soigneusement Cette section est destin e fournir des conditions aux limites aux facettes du maillage de rayon nement qui ne sont pas coupl es au solide Les conditions possibles sont e Temp rature impos e la temp rature de la facette est impos e Elle est fournie en C Attention pour des raisons de coh rence il n est pas envisageable de ne consid rer que de telles parois dans le domaine de calcul RAYT TEMPERATURE IMPOSEE temp degre C ref RAYT TEMPERATURE IMPOSEE 30 3 e Flux impos par bande Le flux est donn est W m Attention pour des raisons de coh rence il n est pas envisageable de ne consid rer que de telles parois dans le domaine de calcul On notera que cette notion reste extr mement d licate lorsqu on ne consid re pas un corps gris mais gris par bande RAYT FLUX IMPOSE PAR BANDE bande flux
122. est pr sent figure 3 21 Il s agit de la mod lisation d une cuve comprenant une entr e de fluide et une sortie Le contour du maillage n cessaire pour la prise en compte du rayonnement est trac en pointill s Cette figure montre la n cessit d tendre le maillage de rayonnement aux surfaces d entr e et de sortie Sur ces zones une condition la limite sp cifique sera impos e pour la r solution du rayonnement Les transferts radiatifs sont donc r solus sur ce maillage ind pendant et les flux radiatifs sont ensuite transf r s sur le maillage de conduction pour participer aux conditions aux 28 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 4 SYRTHES un code bas sur la modularit Maillage solide Le traitement de la conduction CRT demande ici un maillage raffin Facettes qui ne sont pas en regard d un solide FIG 3 21 Traitement des entr es sorties limites lors de la r solution de la conduction 3 4 3 La souplesse procur e par les choix retenus Les inconv nients des m thodes pr c dentes list s dans le pr c dent paragraphe soulignent partiellement la souplesse que procure la d marche retenue Les avantages du d couplage g om trique num rique et informatique entre le code fluide et le module thermique solide SYRTHES sont donc e une optimisation en co t calcul et en stockage m moire e une souplesse
123. esu fich_ensight D syrthes_geom nom du fichier g om trie issu de SYRTHES gt syrthes_resu nom du fichier r sultat issu de SYRTHES Ce fichier peut tre le fichier de r sultats ne contenant qu un seul pas de temps ou le fichier chronologique dans ce cas les n pas de temps seront trait s gt fich_ensight nom du fichier que l on souhaite donner au fichier format ENSIGHT syrthes2med transformation d un fichier SYRTHES en une base de donn es MED 19 20 Emploi syrthes2med syrthes geom syrthes resu fichier med D syrthes_geom nom du fichier g om trie issu de SYRTHES D syrthes_resu nom du fichier r sultat issu de SYRTHES gt fichier med nom du fichier qui contiendra le maillage et les r sultats au format MED SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 43 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 4 Environnement g n ral 44 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Les fichiers de donn es relatifs SYRTHES 5 L activation du module SYRTHES requiert au minimum un fichier de param tres o l utili sateur pourra d finir pr cis ment son cas et ses choix num riques un fichier g om trique pour la description du domaine de calcul et un fichier d environnement qui indique au module les chemins d acc s aux divers fichiers Dans le cas de la prise en compte du rayonnement thermique on fournit au code un fichier de param tres
124. et e flux e coefficient d change e r sistance de contact Par d faut ces propri t s sont fonction de l espace du temps et de la temp rature locale Ce sous programme est utiliser dans le cas o l on a choisi d imposer les conditions aux limites sur les noeuds des l ments LIMFSO Conditions aux limites sur les faces page 80 Ce sous programme est l homologue de LIMSOL dans le cas o l on a choisi d imposer les conditions aux limites sur les faces des l ments CELUVS Flux volumiques page 81 Par d faut les flux volumiques peuvent tre fonction de l espace du temps et de la temp rature locale LIMRAY Conditions pour le rayonnement page 83 D finition des bandes spectrales de l missivit et des conditions aux limites sur les facettes de rayonnement INREFA R f rences sur les faces des l ments page 82 Certains mailleurs ne poss dent pas la facult de doter les faces de r f rences Dans le cas o l utilisateur souhaite malgr tout imposer ses conditions aux limites sur les faces des l ments et non sur les noeuds le sous programme INREFA lui permet de construire la table des r f rences des faces partir des r f rences des noeuds Il est noter qu en dimension 3 ce travail peut s av rer tr s fastidieux mieux vaut alors se contenter de conditions aux limites sur les noeuds ou s en remettre un mailleur disposant de la notion de r f rence de face SYRTH
125. ette condition ne fait donc pas l objet de param tres particuliers En revanche nous verrons qu il est obligatoire de la sp cifier dans le cas du rayonnement thermique e p riodicit Les conditions de p riodicit peuvent s appliquer entre deux faces d orientations quel conques la transformation g om trique permettant de les relier tant une translation ou une rotation ou compos e de rotations suivant les 3 directions d espace quelconque dans l espace On pr sente figure 3 7 le cas de la r duction d un domaine de calcul gr ce l utilisation des conditions de p riodicit suivant une rotation Il est noter qu il est par ailleurs possible de traiter simultan ment plusieurs directions 16 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 1 La conduction thermique F1G 3 7 P riodicit de type rotation p riodiques jusqu 2 en dimension 2 et 3 en dimension 3 Ceci permet par exemple de traiter ais ment le cas d une plaque de grande dimension poss dant un motif p riodique D tail d une plaque trous pr sentant un motif p riodique N 9 y 1 E 1 PS S 4 L Ju QO F1G 3 8 Cas d application de la p riodicit dans 2 directions simultan es Dans l exemple pr sent figure 3 8 la r duction du domaine de calcul au motif p riodique n cessite la prise en compte de la p riodicit suivant les deux directions 2n
126. eur par exemple ENSIGHT oui criture du fichier g om trie r sultat non pas d criture Mot cl PAS DES SORTIES CHRONO Mot cl permet la gestion des critures des r sultats dans le fichier chronologique Il est donc possible de stocker l int gralit des r sultats valeur de la temp rature en chaque n ud sur fichier divers instants du calcul Il est noter que cette fonctionnalit est utiliser avec mod ration dans le cas des gros ma illages car des critures trop fr quentes conduisent rapidement des fichiers de taille consid rable 1 pas de g n ration du fichier chronologique n sauvegarde des r sultats tous les n pas de temps L utilisateur doit alors donner la valeur de n entier positif 6 5 1 Historique solide Dans le cas des maillages importants il est parfois difficile pour des raisons d espace disque de sauvegarder de nombreux pas de temps successifs Il est par cons quent par ticuli rement int ressant de pouvoir suivre l volution de la temp rature en un nombre limit de n uds ceci peut permettre d une part d observer les variations de temp rature en des points strat giques du domaine et d autre part de faciliter l appr ciation de la convergence des calculs Mot cl HISTORIQUE SOLIDE oui criture du fichier historique non pas d criture Si des historiques sont demand s il faudra fournir plus loin la liste de
127. f rences qui ont t impos es sur les conditions aux limites que l on souhaite imposer Pour chacune des rubriques on indiquera la liste des r f rences qui correspondent la condition Une liste r duite 0 signifie qu il n y a aucune entit de maillage qui porte la condition corres pondante Remarque le fait que l on consid re des r f rences de n uds ou de faces ets g r par le mot cl uv pr d demment CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD OU PAR FACE Exemple REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET 123 5 3 REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC FLUX 12 4 6 10 6 8 Conditions initiales JE A E Entree des conditions initiales fo mot cle valeur liste des references CINI 25 1 4 2 12 CINI 30 5 7 La valeur par d faut est une temp rature initiale uniforme de 20 C SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 55 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres e valeur valeur de la temp rature initiale en degr s Celsius e liste des r f rences liste des r f rences des n uds soumis cette condition la valeur 1 signifie qu il s agit de tous les n uds solides 6 9 Conditions aux limites JU RER ER Entree des conditions aux limites constantes par bloc fn EE EE a E mot cle type valeur liste des references CLIM FLUX flux 1 CLIM DIRICHLET T 2 CLIM COEF ECH Text h 3 CLIM COEF ECH 20
128. finis sur les n uds ou les l ments de tout ou partie de domaine Ils peuvent tre variables en espace et en temps Le cas simple d un flux volumique constant sur un sous domaine bien identifi peut tre trait l aide du fichier de mots cl s voir chapitre 6 Pour les cas plus complexes le recours un sous programme utilisateur cfluvs F permet par exemple la prise en compte d un flux volumique variable en temps en temp rature 3 1 7 Les r sistances de contact Dans les m canismes industriels il arrive souvent que les pi ces solides appartenant un syst me soient compos es de plusieurs mat riaux Ces mat riaux sont parfois coll s ou viss s les uns aux autres un transfert thermique s op re donc entre ces domaines Une tude plus attentive du transfert thermique montre cependant que bien que semblant optiquement parfaitement joints les mat riaux ne sont pas suffisamment intimement im briqu s pour pouvoir consid rer que le milieu reste continu Il arrive par exemple qu un insterstice d air rende discontinu le champ de temp rature Le flux lui bien s r reste toujours une notion continue Le recours ce type de mod lisation est galement utilis pour la simulation de d fauts dans une pi ce ou lors de la repr sentation thermique d une fissure On ne peut alors 18 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 1 La conduction thermique plus co
129. g m3 PHYSOL N 2 Chaleur sp cifique par d faut 460 J kg K R n En k xx 7 Conductivit thermique PHYSOL N 5 k A par d faut 25 1 W mK ENDIF C A ELSEIF NDIM EQ 3 THEN 8 En dimension 3 IF NUMREF EQ 4 THEN 8 PHYSOL N 1 Masse volumique par d faut 7700 kg m3 PHYSOL N 2 Chaleur sp cifique par d faut 460 J kg K PHYSOL N 3 kxx 5 PHYSOL N 4 k y ER PE PE PHYSOL N 5 k 5 kyky Conductivit thermique F1G 7 2 Programmation des conditions physiques par n ud SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 75 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur 7 3 Conditions limites sur les n uds LIMSOL Ce sous programme est utiliser lorsque l option CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD OU FACE est choisie gale NOEUD La partie utilisateur est d coup e en 4 blocs chacun tant d di un type de condition la limite Si dans le probl me physique trait un des types de condition n intervient pas les lignes seront laiss es en commentaire Temps physique auquel on se trouve exprim en secondes Tous les n uds indiqu s comme portant une condition la limite de type flux dans le fichier de donn es Temp rature au n ud solide courant 7 ie Donn e du flux W m2 E CEN C x Temps courant sur le solide T TEMPSS C C ET c Exemple ET c A DO 200 N 1 NBFLUS C C Numero global du noeu
130. ge pourra tre utilis pour le post traitement des r sultats sur la peau du fluide e RESULTATS PEAU FLUIDE R sultats sur tous les n uds de la peau du fluide en contact avec le solide Il s agit de r sultats directement calcul par le code de thermohydraulique temp rature fluide et coefficient d change e CHRONO PEAU FLUIDE Fichier similaire au fichier de r sultats pr c dent mais les r sultats sont fournis tous les n pas de temps Ces fichiers n existent que si l option a t demand e par l utilisateur cf 6 5 3 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 71 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres 72 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Les sous programmes utilisateur 7 Afin de faciliter l utilisation du code il est possible de d finir de nombreuses conditions directement dans le fichier de donn es de cette fa on aucune programmation n est n cessaire et les conditions peuvent tre modifi es sans compilation ni dition des liens Si cette technique est tr s avantageuse d un point de vue ergonomie elle pr sente cependant des limitations elle ne peut traiter que les conditions constantes spatialement par bloc et surtout elle ne peut prendre en compte les conditions instationnaires Un certain nombre de sous programmes est la disposition de l utilisateur pour la d finition de conditions plus complexes
131. hier listing et ce de fa on totalement d coupl e du niveau de pr cision requis sur le fluide Ceci peut s av rer particuli rement souple lors d une phase de d pouillement si les r sultats sur l un ou l autre domaine ne donnent pas satisfaction Ce niveau d affichage ne concerne que les impressions des informations relatives au calcul solide Il peut prendre pour valeur 0 aucune impression 1 impressions minimales dans la phase d initialisation impression chaque pas de temps du niveau de convergence de l algorithme de r solution 1 impressions normales dans la phase d initialisation impression chaque pas de temps des it rations du solveur solide 8 impressions d taill es dans la phase initiale impressions quivalentes au niveau 2 dans la phase de r solution Mot cl ECRITURE MAILLAGE SOLIDE Mot cl permet la gestion de l criture ou non du fichier de maillage r sultat Cette option peut tre int ressante lors des suites de calculs si le maillage est tr s gros Lors calcul initial le fichier g om trie r sultat a t g n r et il est ensuite possible de gagner du temps en ne l crivant plus Attention toutefois il est indispensable de g n rer au moins 52 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 5 Gestion des sorties une fois ce fichier pour pouvoir introduire les r sultats de calcul dans le post process
132. iff rencier les milieux qui inter viennent dans un probl me Parfois leur comportement devient m me d pendant de fa on continue de l espace c est par exemple le cas lorsque leurs caract ristiques d pendent de variables locales Souvent c est la temp rature locale qui va modifier les caract ristiques du mat riau Dans ce cas l quation 2 1 devient en toute rigueur non lin aire mais la 12 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 1 La conduction thermique variation des caract ristiques d finissant le mat riau est la plupart du temps suffisamment faible en temps pour pouvoir utiliser les caract ristiques correspondant la temp rature locale du pas de temps pr c dent Parmi les propri t s qui d finissent un milieu conducteur on trouve la masse volumique la chaleur sp cifique et la conductivit On a donc e p rho z y z t T e Cp CRU ST e k k x y z t T Ces propri t s sont d finies de fa on simple par mots cl s lorsqu elles sont constantes sur le domaine ou des sous domaines bien identifi s Dans les cas plus complexes un sous programme cphyso F est la disposition de l utilisateur pour d finir en chaque point du domaine ces diff rentes propri t s D un point de vue mod lisation on relie le flux grandeur fondamentalement continue aux composantes du gradient local de temp rature par l interm diaire de la conductivit
133. ilisateur mais dans lesquels il est possible de stocker les informations les plus co teuses g n rer Ainsi dans 40 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 4 1 Organisation des fichiers relatifs SYRTHES la phase initiale d un calcul il est n cessaire de calculer d une part les grandeurs n cessaires aux interpolations qui seront faites entre les maillages de conduction et de rayonnement et d autre part les facteurs de forme qui seront utilis s lors de la r solution G n rer les facteurs de forme peut tre relativement co teux lorsque le nombre de facettes du maillage est important Il faut en effet se souvenir que le nombre de facteurs de forme calculer est n n 1 2 lorsque le nombre de facettes du maillage est n SYRTHES dispose d une option de sauvegarde de ces grandeurs sur fichier ce qui permet de s affranchir du calcul lorsque l on effectue des suites de calcul On rappelle en effet que ces grandeurs sont purement g om triques et restent constantes si la g om trie n volue pas De fa on similaire il est possible de demander la sauvegarde sur fichier des donn es re latives aux interpolations entre les mai llages de conduction et de rayonnement Lors des suites de calculs on pourra alors s affranchir de les recalculer 4 1 3 Calcul SYRTHES couplage avec un code de thermohydraulique Dans le cas du couplage avec un code de thermohydraulique l o
134. ilise ces r f rences pour rep rer les ensembles de n uds ou faces soumis des conditions de m me type Au niveau du solide l utilisateur a le choix d imposer ses conditions aux limites de type flux ou coefficient d change et ventuellement pour les zones coupl es avec un fluide sur les n uds ou sur les faces de son maillage cf 6 2 4 On notera cependant que seule l imposition des conditions aux limites sur les faces autorise le traitement de conditions discontinues En ce qui concerne la condition de type Dirichlet elle est toujours impos e sur les n uds du maillage quel que soit le choix qui est fait pour les autres types de conditions La figure 3 22 pr sente un cas type o il est n cessaire de traiter les conditions aux limites sur les facettes La discontinuit de la condition au niveau de l ar te peut ainsi tre prise en compte suivant la face de laquelle est consid r e le n ud de coin il sera dot d une condition ou de l autre Face soumise un flux de 5000 W m2 7 AN as aAA DAAA p a Face soumise un flux de 200 W m2 Ar te sur laquelle 2e les noeuds sont soumis des conditions diff rentes suivant la face de laquelle ils sont vus FIG 3 22 Avantage d imposer des conditions aux limites par facette Les r f rences sont indispensables au code pour l identification et le d nombrement 30 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL
135. illage 120 9 3 3 Mise jour du fichier de param tres 121 9 3 4 Lies r sultats al fes nue at gt Dr sen AREE n 122 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique 124 9 4 1 Description du cas Analyse du probl me 124 9 4 2 R alisation des maillages 124 9 4 3 Mise jour du fichier de param tres 125 9 44 Couplages scs s 4 4 LUN EN a ea dodo gg D aus eng ur 128 gA Les r sultats ess ta ane M alt Lin Me Re ete nt 128 10 Conclusion 135 A Grandeurs physiques et unit s 137 B Formats des fichiers SYRTHES 139 B 1 Description de la g om trie 139 B 2 Champs de r sultats 144 B 3 Historiques en temps 146 C Sous programmes utilisateurs SYRTHES 3 4 149 viii SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 TABLE DES MATI RES D Mots cl s SYRTHES 3 4 151 D 1 Partie conductive syrthes data 152 D 1 1 Param tres du calcul 152 D 1 2 D finition des r f rences 152 D 1 3 Conditions physiques 153 D 2 Partie radiative syrthes ray 154 D 2 1 param tres du calcul 154 D 2 2 D finition des r f rence
136. in est C Le nombre de bandes spectrales NBANDE est defini dans le fichier G de mots cles Syrthes ray E Exemple si le nombre de bandes NBANDE vaut 2 avec en metres E Premiere bande lambda_1 0 lambda_2 5 e 6 m C Deuxieme bande lambda_1 5 e 6 lambda_2 1 CUTI SPECTL 1 1 0 Bande 1 borne inf rieure CUTI SPECTL 1 2 5 e 6 Bande l borne sup rieure CUTI SPECTL 2 1 5 e 6 Bande 2 borne inf rieure CUTI SPECTL42 23 1 Bande 2 borne sup rieure F1G 7 11 D finition des bandes spectrales e le nombre maximal de bandes spectrales est actuellement fix 100 e le nombre de bandes spectrales que l on souhaite d finir doit tre indiqu dans le fichier de mots cl s cf NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RAYONNEMENT page 65 e SPECTL i 1 borne inf rieure de la i me bande spectrale SPECTL i 2 borne sup rieure de la i me bande spectrale 7 7 2 D finition des missivit s La partie du sous programme limray qui est destin e la d finition des missivit s est la suivante 84 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 7 Sous programme utilisateur LIMRAY C Em C 2 DEFINITION DE 17EMISSIVITE POUR LE RAYONNEMENT SZ mm mm C C Exemple C CUTI DO 200 N 1 NELRAY Pour chaque facette de rayonnement C C References de la face CUTI NUMREF NRFRAY lt N lt R f rence de la facett
137. in on rappelle que des interfaces existent avec divers post processeurs pour permettre la visua lisation des r sultats dans le solide comme sur la peau du fluide cf paragraphe 4 2 2 Description du fichier des r sultats Les fichiers de r sultats ordinaires et chronologiques ont exactement la m me structure On peut ainsi dire qu un fichier chronologique est une concat nation de n fichiers r sultats des instants diff rents Chaque pas de temps est compos d une ent te puis des tableaux des valeurs de chaque variable en tous les n uds ou l ments du domaine Ent te du pas de temps ligne 1 commentaire ligne 2 titre du calcul A72 ligne 3 commentaire ligne 4 commentaire 4 caract res puis liste des variables qui apparaissent sur la ligne suivante ligne 5 CH NDIM NDIELE NELEM NBPNI NBPN2 NBSCAL gt CH cha ne de 4 caract res C2C NDIM dimension du probl me 2 ou 3 NDIELE dimension des l ments 2 triangles 3 t tra dres NBELEM nombre d l ments NBPNI nombre de n uds P NBPN2 nombre de n uds Pz VOV OV OV VV V NBSCAL nombre de scalaires r sultats 144 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 B 2 Champs de r sultats Format A4 618 ligne 6 commentaire 4 caract res puis liste des variables qui apparaissent sur la ligne suivante ligne 7 CH NDPT TEMPS DT gt CH cha ne de 4 caract res
138. ir des p riodicit s de e translation Dans ce cas l utilisateur fournit le vecteur translation Vy V Vz qui permet de passer de la fronti re 1 la fronti re 2 puis la liste des r f rences de la fronti re 1 suivie de 1 suivie de la liste des r f rences de la fronti re 2 On notera que l utilisateur peut nommer l une ou l autre des fronti res p riodiques fronti re 1 ou fronti re 2 La d nomination n est pas impos e par contre la d finition du vecteur translation doit tre coh rente avec le choix qui a t fait Ainsi dans l exemple ci dessous c est la fronti re de droite que l on choisit d appeler fronti re 1 le vecteur translation sera en cons quence n gatif C est lors de la d finition de la liste des r f rences que l utilisateur d finit implicitement les n uds appartenant la fronti re 1 et les n uds appartenant la fronti re 2 56 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 10 Flux volumiques 0 55 lt lt M p poaa Translation 0 55 0 0 10 x Fronti re Fronti re p riodique p riodique 2 1 F1G 6 1 D finition du vecteur translation e rotation Dans ce cas l utilisateur fournit le vecteur translation qui d crit la translation du rep re origine vers le rep re local les 3 angles de rotation exprim s en degr s respectivement autour de x y et z qui permettent
139. ise en oeuvre En particulier le nombre de param tres et d outils informa tiques ma triser augmente On con oit par exemple que les propri t s volumiques du solide ainsi que les diverses condi tions aux limites qu il convient d appliquer la fronti re du domaine solide doivent tre pr cis es Dans le cadre des simulation couplant fluide et solide le comportement du solide peut tre fondamentalement diff rent de celui du fluide l utilisateur ne doit plus penser uniquement en terme d un syst me isol mais consid rer le ph nom ne dans un cadre plus global faisant intervenir deux m canismes ou plus On aimerait toutefois rassurer l utilisateur en ajoutant que les calculs au sein du solide de par la nature souvent lin aire du ph nom ne de diffusion sont souvent plus simples interpr ter que les ph nom nes fondamentalement non lin aires qui interviennent dans le fluide 2 2 A qui est destin ce manuel Le manuel est centr sur l utilisateur occasionnel ma trisant bien les pr et post pro cesseurs qu il compte utiliser et ayant suivi une formation m me r duite sur le code thermique solide SYRTHES 3 4 Dans le cas de l utilisation du couplage avec un code de thermohydraulique on suppose que l utilisateur ma trise galement bien Code Saturne Pour les d butants l utilisation de SYRTHES il semble en premier lieu plus optimal de suivre une formation m me courte sur la fa on dont il faut ab
140. it verticale et horizontale appara t assez naturelle il convient de traiter les coins du domaine avec une attention particuli re Il faut alors bien tre conscient du ph nom ne la temp rature en un coin du domaine va tre influenc e par celle qui r gne en 3 autres zones du domaine de calcul Ceci est illustr par la figure ci dessous qui pr sente pour le coin en bas gauche les 3 domaines qu il faut prendre en consid ration pour le calcul de la temp rature en ce n ud F1G 9 14 Domaine de calcul et domaines fictifs prendre en compte En d autres termes cela revient dire que dans le cas particulier des coins il y a p riodicit horizontale et verticale mais aussi une p riodicit en diagonale C B A F1G 9 15 Cas des coins p riodicit selon 3 directions 9 2 2 R alisation du maillage La r alisation du maillage ne pose pas de probl mes particuliers Il faut cependant bien garder l esprit le ph nom ne p riodique particulier que l on souhaite traiter lors de la phase d affectation des r f rences Le code n cessite la mise en relation des faces p riodiques pour la r alisation du calcul il faut donc bien diff rencier les diff rentes ar tes et les diff rents coins pour pouvoir les mettre correctement en relation par la suite Par ailleurs une r f rence particuli re doit tre impos e sur le pourtour du trou pour la mise en place de la condition l
141. k K K 2K 2K 2K D Eee EMPLACEMENT DES FICHIERS DU MODULE SYRTHES AMONT SUITE AVAL NOM DES FICHIERS AMONT POUR SYRTHES DONNEES DU CALCUL syrthes data GEOMETRIE SOLIDE 3rond2d des NOM DES FICHIERS SUITE POUR SYRTHES SUITE SOLIDE RESU resusi NOM DES FICHIERS AVAL POUR SYRTHES RESU SYRTHES 1 geoms RESU SYRTHES 2 resusi CHRONO SYRTHES 2 resusci HISTORIQUE SOLIDE RESULTAT histosi 9 1 4 L ex cution SYRTHES g re l espace m moire de fa on dynamique et l x cutable syrthes peut tre utilis direc tement si toutes les donn es du probl me ont t fournies dans les fichiers de donn es En revanche si des sous programmes utilisateurs ont t utilis s il est n cessaire de les compiler et de r aliser l dition des liens afin d obtenir un nouvel ex cutable Un utilitaire link_syrthes permet de r aliser automatiquement ces op rations 106 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide Le lancement de l ex cution de SYRTHES se fait simplement par la commande syrthes gt listing amp qui lance le calcul en batch et redirige la sortie standard dans le fichier listing 9 1 5 L analyse des r sultats L utilisateur pourra se reporter au chapitre M thodologie pour les premiers conseils concernant l analyse des r sultats On essaie dans ce p
142. le la fronti re du domaine plusieurs types de ph nom nes peuvent tre s par ment ou simultan ment pr sents Pour la mod lisation de ces ph nom nes une panoplie de conditions aux limites est offerte l utilisateur et est d taill e dans un paragraphe ult rieur de ce chapitre Cette quation peut prendre suivant les approximations que l utilisateur est pr t faire en fonction de son cas des formes tr s diverses On d taillera en particulier la situation o des caract ristiques g om triques peuvent conduire restreindre la simulation sur un domaine bidimensionnel ou axisym trique 3 1 2 Les aspects g om triques Fondamentalement la dimension de l espace laquelle sont confront s les utilisateurs est tridimensionnelle Il peut cependant arriver que le cas trait par l utilisateur comporte la propri t d ind pendance suivant une des directions de l espace C est le plus souvent une approximation dont la validit est proportionnelle la richesse de l utilisateur Il est alors tentant de ne r soudre le ph nom ne que dans le sous espace correspondant ce qui am liore grandement la facilit et le co t de mise en uvre Dans cette optique et pour ne pas inhiber les potentialit s des codes de thermohydraulique auxquels SYRTHES peut tre coupl la possibilit d effectuer des simulations bidimension nelles cart siennes et axisym triques est propos e 10 SYRTHES 3 4 Manuel d
143. le de disposer d un fichier de donn es pr rempli o seules les valeurs de quelques param tres seront modifier syrthes_ create case SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 93 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul 8 4 2 Cas d un calcul SYRTHES Une fois les fichiers de donn es mis jour si des sous programmes utilisateurs ont t programm s l utilisateur lancera la commande link syrthes qui va s occuper de la compilation des sous programmes utilisateur et de l dition des liens pour la g n ration de l ex cutable syrthes Apr s quoi le code sera simplement lanc par la commande syrthes gt listing amp qui va lancer l ex cution de SYRTHES en t che de fond et en redirigeant la sortie standard dans un fichier ici nomm listing mais dont le nom sera choisi pour chaque calcul de fa on tre le plus explicite possible 8 4 3 Cas d un calcul coupl Code Saturne SYRTHES Les fichiers de donn es sont pr par s ind pendemment pour les deux codes Ensuite il s agit d indiquer dans le fichier de lancement de Code_Saturne qu il faut prendre en compte le couplage avec SYRTHES L utilisateur se r f rera proc dure de lancement de Code_Saturne 2 pour les d tails de l op ration 8 5 L analyse des r sultats Le d pouillement d un calcul commence toujours par l analys
144. lisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 3 Couplage avec un code de thermohydraulique les zones qui correspondent aux entr e et sortie doivent porter une condition la limite particuli re d un point de vue rayonnement F1G 3 15 Conditions aux limites sp cifiques au rayonnement Le maillage de rayonnement peut tre muni des conditions suivantes e couplage avec la conduction C est la condition que doit porter la majorit des facettes e temp rature impos e C est la condition qui est g n ralement utilis e pour fermer le domaine de calcul du rayonnement e flux impos Dans le cas des mat riaux gris par bande le flux est fourni pour chacune des bandes spectrales 3 3 Couplage avec un code de thermohydraulique Comme nous l avons vu en introduction notre objectif est aussi de proposer un outil infor matique le plus souple possible pour l appr hension des ph nom nes thermiques coupl s entre fluide et solide La prise en compte des ph nom nes thermiques dans le solide en contact avec le fluide pr sente divers int r ts que nous nous proposons d voquer maintenant 3 3 1 Une meilleure appr hension des conditions aux limites pour le fluide ou pour le solide Lorsque l on met en oeuvre une simulation num rique d un ph nom ne il faut bien s r mod liser et r soudre le ph nom ne l int rieur du domaine concern mais aussi prendre en compte les conditions
145. m canismes intervenant au niveau de la mod lisation e prendre connaissance des conventions qui ont t choisies e disposer d informations sur les principes de mise en uvre et le fonctionnement de l interface utilisateur On rappelle enfin que ce chapitre n a pas pour but d expliquer la mise en uvre d une fonctionnalit et encore moins la th orie sous jacente mais de mettre en valeur son exis tence Les l ments et op rations relatives la mise en uvre seront voqu s dans les chapitres suivants de ce document 3 1 La conduction thermique Les diff rentes possibilit s de SYRTHES sont d crites de fa on succincte en appuyant sur les avantages et limitations de chacune Les lecteurs sont mis en garde contre une apparente complexit qui pourrait se d gager d une premi re lecture En effet il faut souligner que la majorit des utilisateurs ne seront concern s que par un aspect ou tout du moins une partie r duite des potentialit s offertes Les diff rentes potentialit s ont t class es dans un ordre croissant de difficult et de probabilit d occurence 3 1 1 Le ph nom ne simul Lorsque diff rentes parties d un corps sont des temp ratures diff rentes la chaleur se propage des r gions chaudes vers les r gions froides Ce transfert se fait essentiellement par trois moyens diff rents 1Son objectif n est cependant pas de rappeler les champs d application du code de
146. ment des ellipses avant d tre affect s par les conditions de bord On peut souligner que dans le cas anisotrope les isothermes sont galement des ellipses mais dont les axes principaux ne sont pas align s suivant le rep re principal SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 115 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 9 2 Mise en uvre de la p riodicit 9 2 1 Description du cas Analyse du probl me L objectif du calcul est la simulation du r chauffement d une plaque de grande dimension perc e d un grand nombre de trous Il y a apport de chaleur au niveau des trous sous forme d une temp rature impos e passage de tubes perpendiculaires o circule un fluide par exemple Les dimensions tant importantes les trous tr s nombreux il est int ressant de consid rer cette plaque comme pr sentant un motif p riodique FIG 9 12 D tail d une plaque de grande dimension perc e de trous La r duction du domaine de calcul au motif p riodique va permettre de se restreindre un calcul de petite taille mais fait appara tre la n cessit de prendre en compte une p riodicit dans deux directions 2nde direction p riodique a 1 re direction p riodique lt D lm F1G 9 13 Domaine de calcul 116 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 2 Mise en uvre de la p riodicit Si la p riodic
147. ments dans 7 d autre part par le fait que le traitement de cette r gion constitue un probl me avant tout fluide et sort donc des limites d attributions que l on s tait fix es pour le code SYRTHES 3 4 1 c La r gion solide La temp rature est r gie par une quation de diffusion et par les tranferts radiatifs Les ph nom nes qu il est possible de prendre en compte ont t voqu s pr c demment 3 4 1 d D couplage g om trique informatique et num rique Parmi les solutions possibles pour appr hender le probl me global c est dire la r solution de la thermique sur les domaines fluide et solide l extension de l quation de la thermique au domaine solide aurait pu tre envisag e En effet fondamentalement il suffit de sup primer le terme convectif Cette m thode comporte cependant de nombreux inconv nients lorsque l on s engage dans la simulation de syst mes tridimensionnels complexes En effet la discr tisation sur un maillage non structur permet une plus grande souplesse et permettrait pour certains cas mod r ment complexes de mailler de fa on continue la pi ce solide et le domaine fluide On disposerait alors d une seule base de donn e g om trique n uds connectivit qui pourrait conduire la r solution d un seul syst me les points du solide tant affect s par une condition particuli re la vitesse laquelle ils sont soumis reste toujours nulle Cette approche compo
148. ments de surface avec resistance 0 X X X LIMNUM Nombre de points du solide couples avec le fluide 0 condition de type flux 0 condition de Dirichlet 0 condition de type coefficient d echange 120 avec resistance de contact 0 periodiques 0 portant un flux volumique 0 en mouvement 0 Dans notre exemple les conditions aux limites sont appliqu es sur les n uds On dispose ici du bilan des nombres de n uds soumis chaque type de condition Rq dans le cas des conditions aux limites impos es sur les faces un bilan quivalent est fourni sur les faces F1G 9 7 Conditions aux limites SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 111 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples Lecture des conditions aux limites et conditions physiques dans le fichier de donn es ici syrthes data chaque appel d un mot cl on trouve ici l cho de l interpr tation de Syrthes Ceci permet entre autres l utilisateur de contr ler ses conditions aux limites de conserver la trace des conditions qui sont utilis es pour le calcul X XX LECLIM Condition de type coefficient d echange Temperature 50000E 02 Coefficient 10000E 04 References 2 Bp XX LECLIM Masse volumique Valeur 17000E 04 References a Tous les n uds ont cette masse x LECLIM Chaleur specifique volumique Valeur 46000E 03 References
149. n t effectu e lors de la g n ration de l ex cutable 9 1 5 b Le champ de temp rature A la fin de l ex cution dans le r pertoire o a t effectu le calcul on dispose des fichiers de r sultats suivants e le fichier g om trique dont le nom est ici rond 2d_geom e le fichier r sultat dont le nom est ici rond2d_resul e le fichier chronologique dont le nom est ici rond2d_chrono1 e le fichier historique dont le nom est ici 3rond2d_histo1 Les couples de fichiers 3rond2d_geom 3rond2d resu1 et 3rond2d_geom 3rond2d_chrono1 peuvent tre utilis s pour les post processeurs par exemple ENSIGHT et RUBENS Des utilitaires sont disponibles pour transformer ces fichiers aux formats des post processeurs cf 4 2 2 Le fichier d historiques comporte simplement les r sultats en colonnes et peut tre utilis directe ment par de nombreux traceurs de courbes on citera par exemple gnuplot et xmgr Le champ de temp rature est pr sent sur la figure suivante 114 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide Isotropie Orthotropie Anisotropie F1G 9 11 Champs de temp rature dans les solides t 50000 s Il est int ressant de noter la diff rence de comportement des mat riaux reproduite par SYRTHES Les isothermes du disque sup rieur sont concentriques alors que les isothermes des autres disques for
150. n d un calcul 8 SYRTHES a t con u pour que la m thodologie pour la r alisation d un calcul soit identique qu il s agisse d un calcul solide uniquement ou d un calcul coupl fluide solide Quel que soit le type d application vis terme on conseille donc toujours de s initier SYRTHES dans le cadre de calculs simples de conduction rayonnement uniquement M me si l objectif final est la r alisation de calculs coupl s fluide solide cet investissement sera pleinement rentabilis puisque la m thode pour la r alisation d un calcul reste inchang e En effet de fa on simplifi e le fluide n intervient que comme une condition la limite particuli re du domaine solide SYRTHES en tant que module coupl un code fluide a t con u afin de permettre de d coupler enti rement les probl mes fluide et solide ils peuvent tre analys s s par ment et dans le cas des probl mes complexes il est possible de commencer par la r alisation du calcul fluide seul pour mieux appr hender les difficult s et mettre au point le calcul Dans un second temps le couplage pourra tre mis en uvre sans aucune perte d investissement De m me si un utilisateur se trouve confront des probl mes num riques il doit toujours garder l esprit que le d branchement total de SYRTHES est imm diat il est simplement r alis par le biais d un mot cl dans le fichier de commandes du code fluide Cela peu
151. n souhaite tudier le transitoire thermique lorsque le haut de la plaque est soumis une temp rature de 50 C et que le bas est maintenu 20 C Le mat riau est de l acier la temp rature initiale de Temp rature impos e 50 C x Pr sence d une fissure dans le mat riau Temp rature impos e 20 C FIG 9 19 Sch ma de la plaque la plaque est de 20 C et la r sistance de contact est fix e 100 W m K 9 3 2 R alisation du maillage L utilisation des r sistances de contact n cessite un maillage quelque peu particulier dans la mesure o il est n cessaire de faire appara tre cette fissure au niveau du maillage de part et d autre de la faille on a des n uds diff rents mais qui sont g om triquement confondus En tirant artificiellement le maillage de part et d autre de la fissure on ferait appara tre le maillage suivant En r alit cette distance est nulle les n uds sont g om triquement confondus FIG 9 20 Zoom sur le maillage de la fissure 120 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 3 Prise en compte de r sistances de contact On notera que les couples de n uds e o co ncident obligatoirement les 2 n uds poss dent des num ros diff rents interviennent de fa on ind pendante dans la connectivit mais poss dent exactement les m mes coordonn es Par ailleurs les n uds e
152. n 69 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres e RESU SYRTHES 2 Sauvegarde de la temp rature en chaque n ud du maillage e CHRONO SYRTHES 2 Sauvegarde de la temp rature en chaque n ud du maillage tous les n pas de temps Ce fichier n existe que si des sorties chronologiques ont t demand es e HISTORIQUE SOLIDE RESULTAT Valeur de la temp rature au niveau des capteurs la fr quence demand e Ce fichier n existe que si des sorties historiques ont t demand es cf 6 17 2 Exemple pour un calcul SYRTHES en conduction et rayonnement Les fichiers purement relatifs SYRTHES conduction sont inchang s Seuls les fichiers suppl mentaires sont explicit s ci dessous 6 17 2 a Fichiers amont e DONNEES POUR LE RAYONNEMENT C est le fichier de param tres sp cifiques au rayon nement Il est g n ralement nomm syrthes ray e MAILLAGE RAYONNEMENT Maillage surfacique d crivant les parois pour le calcul radiatif On rappelle que l extension est obligatoire et d termine le type du fichier cf 5 1 6 17 2 b Fichiers suite e FACTEURS DE FORME RAYONNEMENT Ce fichier n est pr sent que si l utilisateur a demand une criture ou une relecture des facteurs de forme cf 6 15 2 e STOCKAGE DES CORRESPONDANTS RAYONNEMENT Dans le cas o l utilisateur a demand une sauvegarde ou une relecture des correspondants le nom du fichier lui est demand cf 6 15 2
153. ne le listing de sortie chaque code g n re ses propres affichages et on retrouve donc deux listings ind pendants un pour la partie solide et un pour la partie fluide Remarque Dans tous les cas le fichier r sultat solide peut tre utilis pour faire une suite de calcul 4 2 Pr et post processeurs Comme pour tout calcul industriel le volume de donn es g n rer et celui issu du calcul rend indispensable l utilisation de pr et post processeurs performants Dans la mesure o le format des fichiers r sultats fluide issus d un calcul coupl est exac tement identique celui qu aurait produit une simulation faisant intervenir le code fluide standard les post processeurs usuels du code fluide restent utilisables pour la visualisation des r sultats sur le domaine fluide On s attache davantage dans ce paragraphe pr ciser les diff rents outils de la cha ne n cessaires ou utilisables pour la g n ration des donn es g om triques et l analyse des r sultats sur le solide 4 2 1 SYRTHES Pr processeurs Le maillage l ments finis du domaine solide peut tre r alis avec un mailleur quelconque il faudra simplement s assurer de la compatibilit des structures des donn es issues du mailleur avec celles accept es par le module solide Actuellement le module reconna t directement les fichiers issus des logiciels SIMAIL ver sion 6 0 16 et IDEAS MS 17 Il est par ailleurs noter qu il reco
154. nna t galement les fichiers au format SYRTHES Ceci autorise la reprise de calculs m me si l on ne dispose plus que des anciens fichiers de r sultats fichier g om trie fichier r sultat L utilisation de tout autre mailleur demeure possible condition d adapter le fichier qui en est issu l un des 3 formats disponibles Postprocesseurs Quelle que soit l option choisie SYRTHES fournit toujours un fichier contenant la g om trie du solide sous forme d un maillage non structur table de n uds connectivit Des utilitaires permettent la transformation des fichiers au format SYRTHES en base de donn es compatibles avec divers post processeurs Ces utilitaires feront l objet du paragraphe 4 2 2 On pourra entre autres citer l utilisation possible de post processeurs tels que ENSIGHT 18 ou IDEAS MS 17 Le format des fichiers de r sultats est d crit en annexe B 42 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 4 2 Pr et post processeurs 4 2 2 Utilitaires disponibles pour l interfa age avec divers post processeurs On pr sente ici les utilitaires qui ont t d velopp s pour l interfa age des fichiers r sultats SYRTHES avec divers logiciels de post traitement syrthes2ensight transformation d un fichier SYRTHES en une base de donn es ENSIGHT au format case traitement des probl mes 2D et 3D Emploi syrthes2ensight syrthes_geom syrthes r
155. nnement L utilisateur est confront la simulation d un probl me physique complexe Une fois le calcul effectu m me si l ex cution s est d roul e apparemment sans probl me apr s une analyse critique du r sultat il peut tre amen mettre en question la validit du calcul Il est vident que ce type de probl me est beaucoup plus ardu appr hender que les cas pr c dents en effet la qualit d un r sultat num rique est une notion difficile d finir d autre part elle comprend une certaine part de subjectivit dans les cas complexes Les validations effectu es aussi bien sur le code Code Saturne que sur SYRTHES cherchent r duire ce type de comportement ou tout au moins mieux pr ciser le domaine de validit de ces outils num riques Il peut cependant arriver que le r sultat num rique obtenu soit tr s loign de la solution attendue par l utilisateur Comment l utilisateur doit il r agir face cette situation Il convient dans le cas sp cifique du couplage thermique de bien identifier si la divergence num rique ou le ph nom ne bizarre provient du fluide ou du solide en d branchant le module SYRTHES Cette op ration est quasi imm diate puisqu elle s op re simplement au niveau des param tres des codes fluides On comprend tout de suite que cela permet peu de frais de restreindre de fa on consid rable le champ investiguer Le sch ma suivant r sume une d m
156. nnement g n ral Maillage rayonnement I Maillage solide i I l Param tres conduction Param tres rayonnement a a Suite l N Suite y Facteurs de forme 1 RSS ass d Correspondants solide rayonnement SYRTHES 1T ne ER ES x Surlesolide Sur le maillage rayonnement RER En G om trie G om trie R sultat R sultat i Chronologique Chronologique __ Historique __ lt gt lt gt Conduction Rayonnement et couplage avec le solide F G 4 2 Organisation g n rale des fichiers de SYRTHES calcul de conduc tion rayonnement Cependant il a sembl int ressant d avoir acc s certaines grandeurs directement li es la prise en compte du rayonnement Ainsi il est possible de demander au code de g n rer certains r sultats directement sur le maillage de rayonnement Comme pour le solide on dispose de 3 fichiers e un fichier g om trique qui reprend le maillage de rayonnement e un fichier de r sultats e un fichier chronologique qui contient les r sultats en divers pas de temps Les r sultats sont actuellement constitu s des variables suivantes e la temp rature e le flux de rayonnement par bande Remarque en rayonnement la discr tisation utilis e est de type Po c est dire que les grandeurs sont constantes par facette 4 1 2 c Les fichiers annexes Ce sont des fichiers qui ne sont pas exploitables directement par l ut
157. not e k Suivant les mat riaux cette grandeur est scalaire ou bien matricielle Les paragraphes suivants examinent les diff rentes possibilit s qui peuvent se pr senter aux utilisateurs 8 1 3 a Mat riaux comportement isotropes Ce cas est le plus couramment rencontr Il correspond un solide qui soumis une sollicitation ponctuelle va diffuser cette information de fa on isotrope dans l espace les isothermes forment des cercles concentriques en dimension 2 et sph riques en dimension 3 Cela se traduit par une colin arit du flux avec le gradient de temp rature L expression du flux s exprime donc par la tr s classique loi de Fourier q k gradT L utilisateur n a donc besoin de d finir qu un scalaire en chaque n ud de son maillage ou m me qu un seul scalaire lorsque la conductivit est identique sur tout le domaine Ce choix est bien s r celui qui est le plus conomique en place m moire et qui donne lieu aux calculs les moins lourds Ce choix repr sentera la tr s grande majorit des applications 3 1 3 b Propri t s d orthotropie Il peut arriver que la propagation de la chaleur dans un corps ne soit pas de type isotrope c est dire que suite une sollicitation en un endroit de l espace une direction privil gi e de transmission de la chaleur existe Cela peut tre le cas dans les mat riaux composites Lorsque les propri t s conductrices du mat riau sont align es avec l
158. ns aux limites 56 6 10 Flux volumiques op o 544 4 na sua ap up due re 57 6 11 Propri t s physiques 58 6 11 1 Historiques 59 6 LL 2 Bians de f rs 2 madea Lu des p ndi ar ira eus S 59 6 12 Le fichier de donn es pour le rayonnement syrthes ray 61 6 13 Rayonnement donn es g n rales 61 6 13 1 D finitions 4 54448 44 ae Mdr a LENS LIVE ARE EX 61 6 13 2 D finitions des sorties du code 62 6 13 3 Gestion des correspondants et des facteurs de forme 63 6 13 4 D finitions g om triques 64 6 13 5 Grandeurs physiques 65 6 14 Conditions limites rayonnement 66 6 15 Entr es Sorties Rayonnement 5 2 244 hein Na use Nu Ra 67 6 15 1 Gestion des sorties 67 6 15 2 Gestion des correspondants et des facteurs de forme 67 6 16 Co uplages die a ss ioei ee A ane hu met ne BA RE A 67 6 16 1 Couplage conduction rayonnement 68 6 16 2 Couplage fluide conduction 444 pres una dde poudid Ra 68 6 17 Fichiers pour le calcul 68 6 17 1 Exemple pour un calcul SYRTHES en conduction 69 6 17 2 Exemple pour un calcul SYRTHES en conduction et rayonnement 70 6 17 3 Exemple pour un calcul SYRTHES c
159. nsid rer que la pi ce est continue mais il est galement impossible de consid rer une ind pendance totale entre les deux bords en effet un flux de chaleur continue transiter au travers de l interstice F1G 3 12 R sistances de contact On introduit alors la notion de r sistance de contact entre les deux milieux Il s agit en fait d une condition d change entre les deux faces en contact o la condition ext rieure est constitu e par la temp rature de la face en regard Contrairement au cas des conditions d change d crites pr c demment la temp rature des faces en regard reste une inconnue du probl me et est susceptible de varier en chaque point On a alors les relations g Ta Ty ka grad T g Te TA Ta kp gradT les temp ratures T et Tp restent des inconnues du probl me On utilise soit le fichier de mots cl s d crit au chapitre 6 ou le sous programme utilisateur limsol F pour imposer la valeur de la r sistance de contact Avertissement Dans la pratique la d termination du coefficient g est tr s d licate On con oit qu une part non n gligeable d empirisme doit tre introduite puisqu il faut quanti fier l imbrication des deux milieux en regard Cette fonctionnalit n cessite donc un certain savoir faire SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 19 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s 3 2 Le rayonnement the
160. nstruire un maillage adapt au probl me que l on souhaite traiter Les valeurs possibles vont de 0 2 On recommande de conserver un nombre de red coupage gal 0 Mot cl stockage des facteurs de forme sur fichier Mot cl lecture des facteurs de forme sur fichier Dans certaines configurations le calcul des facteurs de forme peut s av rer co teux en temps calcul SYRTHES permet de ne r aliser le calcul qu une seule fois et de stocker les facteurs de forme dans un fichier Lors des suites de calcul se fichier pourra tre relu par le code et le calcul des facteurs de forme ne sera par refait Pour chacun des mots cl s Les valeurs possibles sont OUT ou NON e calcul et criture sur fichier e lecture sur fichier e calcul Mot cl Gestion des correspondances pour le rayonnement Dans certaines configurations le calcul des correpondances entre les maillages de conduction et de rayonnement peut s av rer co teux en temps calcul SYRTHES permet de ne r aliser le calcul qu une seule fois et de stocker les informations dans un fichier Lors des suites de calcul ce fichier pourra tre relu par le code et le calcul des correspondances ne sera par refait Les valeurs possibles sont e calcul et criture sur fichier e lecture sur fichier e calcul SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 63 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de pa
161. nt nomm SYRTHES SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 1 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 1 Introduction L organisation informatique retenue consiste en un code ind pendant SYRTHES Syst me de R solution THErmique Solide qui peut tre utilis en tant que code de conduc tion rayonnement ou qui peut tre activ en couplage avec le code de thermohydraulique Code_Saturne pour lesquel il se pr sente alors comme un module part enti re Le docu ment 2 d crit l utilisation du code Code Saturne L objectif de ce document est de pr senter l utilisation de SYRTHES 3 4 et de son couplage ventuel au code Code Saturne 2 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Quelques informations concernant ce document 2 Ce document est destin contribuer rendre sinon plus simple disons plus agr able l utilisation du code de thermique solide et de rayonnement SYRTHES 3 4 et de son couplage avec le code de thermohydraulique Code_Saturne Pour l utilisation du code C ode_Saturne proprement dite on se r f rera sa notice d utilisation 2 2 1 Pourquoi ce manuel L objectif du produit est de pouvoir appr hender des processus industriels complexes Il para t vident que la prise en compte des syst mes globaux lors de la simulation si elle laisse esp rer une meilleure simulation du ph nom ne s accompagne d une plus grande complexit de m
162. on des r f rences x G Sinon il vaut 10000 W M3 Es ELSE gt Donn e du flux volumique W m3 VELUVS N 10000 D0 4 ENDIF E 100 CONTINUE F1G 7 8 Codage des flux volumiques SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 81 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur 7 6 R f rences des faces INREFA Ce sous programme n est utile que dans le cas particulier o le mai lleur utilis ne fournit pas de r f rences sur les faces et que l utilisateur souhaite appliquer ses conditions aux limites sur les faces la mise en place des r f rences sur les faces est alors la charge de l utilisateur par le biais du sous programme NREFA Il est noter que la programmation de ce sous programme peut s av rer extr mement fastidieuse surtout en dimension 3 o la complexit des configurations rencontr es est importante il convient donc de bien analyser son probl me avant d entreprendre sa programmation afin de s assurer qu il n est pas possible de traiter le probl me en condition par n ud Le principe du sous programme est simple pour un maillage donn il s agit de parcourir chaque l ment et pour chaque l ment on parcourt toutes ses faces Il est noter qu en dimension 2 les faces des l ments sont constitu es par les ar tes des triangles Dans le cas de la dimension 3 le principe est exactement le m me La figure ci dessous
163. on souhaite valuer l importance des transferts radiatifs dans un probl me donn un calcul o l on se restreint la conduc tion pure ou au couplage thermique fluide solide est directement possible partir du calcul conduction rayonnement puisqu il suffit de d sactiver le calcul du rayonnement dans le fichier de donn es SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 37 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 4 Environnement g n ral 4 1 Organisation des fichiers relatifs SYRTHES On pr sente ici les fichiers qui interviennent lors de la r alisation d un calcul thermique dans un solide La description compl te de ces fichiers est r alis e aux chapitres 5 7 et l annexe B 4 1 1 Calcul de conduction thermique Le sch ma 4 2 pr sente l organisation g n rale des fichiers de donn es et de r sultats du code SYRTHES pour des calculs de conduction 4 1 1 a Les fichiers de donn es Les fichiers n cessaires en entr e du code SYRTHES sont les suivants e un fichier g om trique contenant le maillage non structur du domaine solide Ce fichier contient entre autres la liste des l ments les coordonn es des n uds les r f rences des n uds etc Le paragraphe 4 2 1 reprend quelques l ments relatifs aux outils utilisables pour sa g n ration e un fichier de param tres qui contient les divers mots cl s pour le choix des options les param tres de calcul les crit res num
164. order le probl me thermique solide Pour attaquer les probl mes coupl s avec un calcul fluide on comprendra qu une SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 3 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 2 Quelques informations concernant ce document condition sine qua non une utilisation optimale du produit SYRTHES Code_Saturne passe par une ma trise du code thermohydraulique sans couplage avec le solide On pourra pour cette tape consulter la notice d utilisation du code Code Saturne 2 Il peut tre galement int ressant de se procurer le manuel th orique du code 3 2 3 Organisation du manuel Ce paragraphe pr cise l organisation de ce manuel Il a t fractionn en divers chapitres ayant des objectifs diff rents Le sommaire d taill en t te du manuel l index ainsi que la structuration du document devrait faciliter la recherche et l accession l information souhait e Les tableaux r capitulatifs plac s en annexe de ce document peuvent galement contribuer soit r pondre directement aux questions que se pose l utilisateur soit l aiguiller vers une explication plus d taill e Le manuel a t fractionn en deux grandes parties e Fonctionnalit s et utilisation de SYRTHES Le chapitre 3 est tr s g n ral Il est destin souligner l existence de fonctionnalit s et voquer les quelques principes g n raux suivis par les concepteurs du code Sa lecture est con
165. orique KL A F G 4 1 Sch ma de fonctionnement de SYRTHES calcul de conduction 4 1 2 Calcul de conduction rayonnement Les fichiers de donn es et de r sultats d j pr sent s ne sont pas modifi s mais sont compl t s par un certain nombre de fichiers sp cifiques au traitement du rayonnement thermique 4 1 2 a Les fichiers de donn es Les fichiers de donn es relatifs au traitement du rayonnement sont au nombre de 2 e Le maillage C est le fichier qui contient la d finition du maillage pour le rayonnement e Le fichier de param tres Ce fichier est g n ralement nomm syrthes ray C est l homologue du traditionnel fi chier syrthes data Il contient la d finition de tous les param tres utilisateurs relatifs au traitement du rayonnement On rappelle ici que les seuls l ments autoris s pour le maillage de rayonnement sont les segments 2 n uds en dimension 2 et les triangles 3 n uds en dimension 3 4 1 2 b Les fichiers de r sultats La prise en compte du rayonnement thermique dans les calculs ne g n re a priori pas de r sultats en soi puisqu elle se traduit par la modification du champ de temp rature dans le solide Ce sont donc les traditionnels fichiers de r sultats de SYRTHES qui rendent compte de la prise en compte simultan e des ph nom nes de conduction et de rayonnement SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 39 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 4 Enviro
166. ors de l ex cution Ce fichier va permettre l utilisateur d organiser son travail sa guise puisque de cette fa on les noms des fichiers de donn es comme de r sultats sont laiss s son libre choix tout comme le sera leur emplacement dans l arborescence du syst me 5 4 Activation du couplage thermique fluide solide Dans le cas des calculs coupl s fluide solide l activation de SYRTHES est r alis e au niveau des param tres du code de thermohydraulique se reporter la notice d utilisation du code fluide 2 pour Code Saturne On signale ce propos que pour l utilisateur les seules modifications par rapport luti lisation standard du code fluide consistent activer le couplage avec SYRTHES et d finir les zones fluides coupl es Parall lement pour la partie solide l utilisateur d finira les param tres dans les fichiers de donn es de SYRTHES comme dans le cas des calculs non coupl s Simplement quelques param tres suppl mentaires appara trons dans les fichiers de donn es 46 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Fichiers de param tres 6 Notons tout d abord que les noms de ces fichiers que nous appellerons ici syrthes data et syrthes ray pour des raisons de clart ne sont pas impos s et qu ils sont du libre choix de l utilisateur Le premier fichier syrthes data contiendra tous les param tres n cessaires SYRTHES pour le c
167. ouplage avec la thermohydrau ETC LEE EE n A EN A 71 7 Les sous programmes utilisateur 73 7 1 Initialisation de la temp rature INITMP 73 7 2 Caract ristiques physiques CPHYSO 73 7 3 Conditions limites sur les n uds LIMSOL 76 7 4 Conditions aux limites sur les faces LIMFSO 80 7 5 Flux volumiques CFLUVS 81 7 6 R f rences des faces INREFA 82 7 7 Sous programme utilisateur LIMRAY 83 7 7 1 D finition des bandes spectrales 84 7 7 2 D finition des missivit s 84 7 7 3 D finition des temp ratures impos es sur les facettes 85 7 7 4 D finition des flux impos s sur les facettes II SYRTHES Mise en uvre 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul 91 8 1 Mise en uvre d un calcul SYRTHES 91 8 1 1 Mise en uvre d un calcul coupl SYRTHES code fluide 92 8 2 Couplage Code_Saturne SYRTHES r percussion sur le fluide 92 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation vii RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 TABLE DES MATI RES 8 3 La r alisation des maillages pour SYRTHES 93 8 4 Lancement du calcul 93 8 4 1 Cr ation d un cas de calcul
168. pling conduction radiation and convection using PVM St Venant Symp Paris 1997 11 Beaucourt D Chraibi H Calcium V2 guide d utilisation Rapport EDF DER HI 76 96 009 A 12 Geist A Beguelin A Dongarra J Jiang W Mancheck R PVM 3 user s guide and reference manual Oak Ridge Tennesse 37831 Oak Ridge National Laboratory 13 P niguel C Rupp I A numerical approach for thermally coupled fluid and solid problems in complex geometries pages 27 34 U K Southampton 1994 3rd Int Conference Heat Transfer 14 Rupp I P niguel C Coupling heat conduction and radiation and convection phenomena in complex 2D and 3D geometries U K Swansea 1997 Numerical Methods in Thermal Problems 15 MPI A Message Passing Interface Standard June 12 1995 16 Documentation technique du logiciel SIMAIL SIMULOG 17 SDRC Logiciel Ideas MS I deas Finite element modeling maillage supertab Aide en ligne du logiciel 18 CEI EnSight Users guide CEI 1997 19 Berthou J Y Lefebvre V Guide d utilisation de la biblioth que d changes de donn es MED V2 0 Rapport EDF DER HI 76 2000 002 A SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 159 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 BIBLIOGRAPHIE 20 Berthou J Y Lefebvre V Guide de r f rence de la biblioth que d changes de donn es MED V2 0 Rapport EDF DER HI 76 2000 003 A 160 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Index A
169. pour valeur 1 les mat riaux composant le solide sont isotropes la conductivit thermique sera donc d finie par un scalaire ventuellement variable en temps et en espace en chaque point du domaine 2 les mat riaux composant le solide sont orthotropes la conductivit thermique sera donc d finie par une matrice diagonale dont les termes sont ventuellement variables en temps et en espace en chaque point du domaine il est noter que les zones isotropes pourront tre d finies en indiquant des coefficients gaux pour la matrice 8 les mat riaux composant le solide sont anisotropes la conductivit thermique sera donc d finie par une matrice sym trique 3 x 3 en dimension 3 ou 2 x 2 en dimension 2 dont les termes sont ventuellement variables en temps et en espace en chaque point du domaine il est noter que des zones isotropes ou orthotropes pourront tre d finies en indiquant des coefficients gaux pour la matrice Mot cl NOMBRE DE DIRECTIONS PERIODIQUES Il est possible de d finir jusqu 2 p riodicit s en dimension 2 et jusqu 3 en dimension 3 Si le mot cl vaut 0 il n y a pas de p riodicit dans le domaine 6 2 4 Conditions aux limites et propri t s physiques Mot cl CONDITIONS LIMITES PAR NOEUD O PAR FACE Ce mot cl indique au code s il doit prendre en compte les r f rences des n uds ou des faces des l ments du maillage solide pour l a
170. pplication des conditions aux limites FACE dans ce cas les conditions aux limites sauf bien s r Dirichlet sont impos es sur les faces du maillage Cette option autorise en particulier le traitement des conditions aux limites discontinues un n ud peut tre soumis des conditions diff rentes suivant la face de laquelle il est vu NOEUD dans ce cas les conditions aux limites sont impos es sur les n uds du maillage Cette option reste int ressante dans le cas des maillages qui ne disposent pas nativement de r f rences sur les faces La mise en place de ces derni res par le biais d un sous programme utilisateur pouvant s av rer d licate en dimension 3 l utilisateur pourra utiliser cette option qui conserve une bonne repr sentativit des conditions aux limites dans la plupart des cas cf exemple 3 5 On notera que la condition de couplage avec une zone fluide ou avec le rayonnement est une condition la limite du point de vue solide et qu elle sera par cons quent galement g r e par le choix qui est fait ici Il est fortement recommander d utiliser la d finition par FACE pour les conditions aux limites Mot cl D FINITION DES PROPRI T S PHYSIQUES PAR SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 49 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres Suivant le mailleur employ et le type de probl me trait les propri t s physiques des mat riau
171. ques Dans tous les cas tudi s on a pu constater que l on obtenait des r sultats tr s satisfaisants l aide de SYRTHES L utilisateur pourra se reporter la r f rence 6 qui d taille ces importants aspects de validation 3 2 4 G om tries Tout comme pour la conduction SYRTHES permet de r soudre le rayonnement thermique dans les g om tries 2D 2D axisym triques et 3D Le traitement des configurations axisym triques a fait l objet de d veloppements sp cifiques qui permettent de s affranchir de la reconstitution du domaine tridimensionnel pour le calcul des facteurs de forme On dispose ainsi d une m thode efficace et rapide qui tire pleinement profit de l approximation d axisym trie Dans certaines applications le domaine de calcul peut avantageusement tre r duit en consid rant des plans de sym trie ou des conditions p riodiques Le module de rayonne ment admet la prise en compte des sym tries multiples jusqu 2 en dimension 2 et 3 tOn rappelle que la radiosit est le flux de rayonnement qui s chappe d une facette 5Cette grandeur est souvent appell e facteur de forme ou facteur de vue SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 21 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s en dimension 3 On notera cependant que les plans de sym tries doivent toujours tre dispos s de telle sorte que le domaine virtuellement reconstitu soit ferm
172. r f rence de la facette VEFLUSS N J 10000 0D0 enW m ENDIF die z 210 CONTINUE C 200 CONTINUE FIG 7 7 Condition aux limites de type flux sur les faces 80 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 7 5 Flux volumiques CFLUVS 7 5 Flux volumiques CFLUVS Les flux volumiques peuvent tre fonction de l espace du temps et de la temp rature locale Temps physique auquel Tous les n uds indiqu s comme oh s trouve portant un flux volumique exprim en secondes dans le fichier de donn es C Eers reel courant sur le soli T TEMPSS G C Pour chaque point port nt un flux volumique DO 100 N 1 NBFLVS C Les n uds portant un flux volumique c Numero global du noeud tant num rot s s par ment on fournit ici le NUMNO NFLUVS N lt num ro global du n ud i e celui qu il c poss de dans le fichier maillage Numeros de reference du noeud NUMREF NREFS NUMNO q R f rence du n ud G Coordonnees du noeud Coordonn es du n ud XX COORDS NUMNO 1 pe suivant la dimension du YY COORDS NUMNO 2 probl me il existe une IF NDIM EQ 3 ZZ COORDS NUMNO 3 coordonn e z ou non t C Temperature au noeud courant TT1 TMPS NUMNO Temp rature au n ud courant E C Si le noeud courant porte la reference 4 C le flux vaut 1000 W M3 IF NUMREF EQ 4 THEN lt Exemple de distinction des n uds VFLUVS N 1000 D0 par l utilisati
173. r sente ci dessous le champ de temp rature diff rents instants Il est int ressant de souligner la discontinuit de temp rature au niveau de la fissure convergence la discontinuit de temp rature subsiste par contre le flux reste bien s r une quantit continue 122 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 3 Prise en compte de r sistances de contact aia a Do Rs Bi m D lt Da e F1G 9 23 Champs de temp rature diff rents instants SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 123 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples 9 4 Mise en uvre du rayonnement thermique 3rond_2d_ray 9 4 1 Description du cas Analyse du probl me On reprend ici le cas des 3 disques non connexes poss dant chacun une conductivit anisotrope diff rente Le domaine de calcul a t enrichi et les 3 disques sont maintenant dispos s dans une enceinte Disque 1 conductivit isotrope Enceinte Disque 2 conductivit iorthotrope Disque 3 conductivit anisotrope F1G 9 24 Sch ma du probl me Disque 1 on impose une conductivit gale dans les directions x et y 25 W mK Disque 2 la conductivit est de 25 W mK dans la direction x et 5 W mK dans la direction y Disque 3 la conductivit est de 25 W mK et 5 W mK suivant les deux axes d un rep re local ce rep re faisant un angle de 45 par rapport au rep re de r f r
174. r le maillage de conduction la liste des r f rences des faces qui sont coupl es avec la conduc tion Remarque On parle ici de r f rences de faces car c est le choix qui a t fait ant rieurement dans la rubrique Conditions Limites References sur le solide REFERENCES NOEUDS O FACES SOLIDES AVEC RAYONNEMENT CONFINE 1 4 7 11 References sur le maillage de rayonnement RAYONNEMENT REFERENCES FACES COUPLEES AU SOLIDE 1 9 4 5 Les r sultats 9 4 5 a Le fichier listing Parmi les diff rentes sorties possibles du code on trouve soit l cran soit de fa on plus raison nable dans un fichier si la sortie standard t redirig e une compilation d informations sur le d roulement du calcul Nous rappelons qu une bonne attitude lorsque l ex cution d un calcul est achev e est d examiner le fichier listing issu du code Ceci permet d une part de contr ler que l on n a pas fait d erreur dans l entr e des donn es et d autre part que celles ci sont interpr t es comme on le souhaite Enfin le listing permet galement d obtenir un premier aper u de la fa on dont s est d roul le calcul On ne reprendra pas ici tout le fichier listing se reporter au cas rond2d mais on se propose de pr senter les sp cificit s induites par l activation du calcul du rayonnement 128 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 4 Mise en
175. ram tres 6 13 4 D finitions g om triques 6 13 4 a D finitions des volumes connexes Ces donn es sont utilis es par SYRTHES pour d terminer l orientation des surfaces du maillage de rayonnement ie distinguer l int rieur de l ext rieur Il est n cessaire de fournir autant de points qu il y a de volumes connexes dans la g om trie maill e Pour chaque volume on indique les coordonn es d un point int rieur au volume M me si l on a tent de d tecter un maximum d erreurs utilisateur ce mot cl doit tre utilis avec attention car un d faut d orientation des surfaces aurait de tr s f cheuses cons quences sur le calcul On veillera en particulier ne pas tre ambigu dans la d finition des diff rents volumes Exemple On souhaite calculer le champ thermique dans une plaque figure 6 6 en prenant en compte les transferts radiatifs l int rieur des trous 0 5 T Aa Domaine de calcul Maillage de rayonnement correspondant F1G 6 6 Exemple de domaine de calcul Le domaine pr sente 2 volumes connexes qui pourraient tre sp cifi s au code de la mani re suivante RAYT VOLUME CONNEXE Px Py Pz RAYT VOLUME CONNEXE 0 5 0 5 0 RAYT VOLUME CONNEXE 1 5 0 5 0 6 13 4 b Plans de sym trie D finition des sym tries Pour d finir les plans de sym trie du maillage de rayonnement on fournit les coefficients des quations des plans ax
176. re de pas de temps pour la simulation qui va tre faite Il est noter que le nombre de pas de temps est toujours indiqu en absolu Si l on a r alis 10 pas de temps lors d un premier calcul et que l on souhaite en effectuer 10 autres lors d une suite de calcul la valeur indiquer sera 20 6 4 Gestion des correspondances Ce paragraphe n est renseigner que dans le cas des calculs coupl s fluide solide Gestion des correspondants STOCKAGE DES CORRESPONDANTS SUR FICHIER OUI LECTURE DES CORRESPONDANTS SUR FICHIER NON La recherche des correspondants entre les domaines fluide et solide qui permettront la communication entre les deux domaines peut s av rer relativement co teuse en temps CPU et cela d autant plus que le nombre de n uds constituant l interface est important Bien que cette phase ne soit r alis e qu une seule fois au cours des initialisations il peut tre int ressant de s en affranchir lors des suites de calcul Cette d licate recherche sera alors r alis e uniquement au cours du premier lancement de calcul et les correspondants pourront tre stock s sur fichier Lors des suites de calcul les correspondants seront alors simplement relus dans ce fichier Mot cl STOCKAGE DES CORRESPONDANTS SUR FICHIER e oui les correspondants sont stok s sur fichier e non les correspondants ne sont pas stok s sur fichier Mot cl LECTURE DES CORRESPONDANTS SUR F
177. re la r alisation de quelques cas l mentaires et de pr senter la mise en uvre d un certain nombre d options disponibles dans SYRTHES Nous proposons ici la description de 4 probl mes qui illustrent une partie des fonctionnalit s de SYRTHES Le cas rond2d se veut didactique pour permettre un nouvel utilisateur de se familia riser avec la mise en uvre de SYRTHES Ce cas est par cons quent trait de fa on relativement g n rale et on effectue une description pas pas de la m thodologie suivre En ce qui concerne les autres probl mes on supposera acquises les bases de la mise en uvre pour ne s attacher qu aux sp cificit s propres au cas tudi et en d crire les m canismes l utilisateur pourra toujours se reporter l exemple d taill de fa on exhaustive si besoin est Les cas pr sent s dans ce chapitre sont les suivants e 3rond2d mise en uvre d un calcul thermique solide dans le cas de solides comportement anisotrope e P riodicit utilisation de la p riodicit dans le cas d une plaque de grande dimension perc e de trous e R sistances de contact utilisation des r sistances de contact dans un probl me donn e 3rond2d ray mise en uvre du rayonnement thermique Il est noter que les exemples rassembl s dans ce document n ont pour unique pr tention que d illustrer les possibilit s de la version et la fa on dont elle doit tre utilis e M me si les cas retenus
178. reuses situations des approximations simplificatrices sont envisageables tout en restant rigoureux On rappelle ici les choix qui ont t faits ainsi que le cadre dans lequel on se place lorsque l on prend en compte le rayonnement thermique dans SYRTHES e on se limite au traitement du rayonnement en milieu transparent Il s agit donc d changes radiatifs de parois parois e les corps sont suppos s opaques e les corps sont comportement diffus e les corps sont comportement gris par bande Pour plus de d tails sur ces notions on pourra se reporter la r f rence 5 3 2 2 Le traitement du rayonnement thermique dans SYRTHES l aide de ces diff rentes approximations souvent justifi es et d une discr tisation spatiale et temporelle on formule le probl me sous forme matricielle l pfi pF gt e PAIN J E p2Fn l p2F2 gt z J E pNFN1 Sai 1 ponNENN N n L nergie mise sous forme de rayonnement se propage tr s bien dans le vide 3Ce qui conduit une notion d quation diff rentielle 20 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 3 2 Le rayonnement thermique Dans le syst me pr c dent F repr sente l mittance de la facette i et p la r flectivit pi 1 i tant l missivit Les inconnues sont les radiosit s not es J dans le syst me pr c dent en chacune des N facettes du maillage de
179. rganisation des fichiers de SYRTHES reste inchang e Les fichiers du code de thermohydraulique s ajoutent simplement l environnement initial de SYRTHES figure 4 3 Maillage solide Param tres conduction Maillage rayonnement Param tres rayonnement RER Res du code fluide Couplage SYRTHES Code fluide Suite Correspondants fluide solide Sur le solid i ur le solide Sur l interface Sur le fluide Sur le rayonnement fluide solide G om trie G om trie Fichiers R sultat R sultat de r sultats Chronologique Chronologique du code fluide Historique FIG 4 3 Organisation g n rale des fichiers de SYRTHES Dans ce cas on dispose d une part des fichiers traditionnels de SYRTHES et d autre part de fichiers sp cifiques au couplage avec un code de thermohydraulique e au niveau des r sultats il est possible d obtenir trois fichiers suppl mentaires qui per mettent de visualiser des r sultats sur la surface du fluide en contact avec le solide Le premier fichier contient le maillage surfacique fluide en contact avec le solide le deuxi me les r sultats au dernier pas de temps calcul temp rature de peau et coef ficient d change fluide et le troisi me est similaire au pr c dent mais comporte ces r sultats plusieurs pas de temps SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 41 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 4 Environnement g n ral e en ce qui concer
180. rmique 3 2 1 G n ralit s Tout corps met continuellement de l nergie sous forme d un rayonnement lectroma gn tique sur une gamme de fr quence tr s tendue Ce rayonnement thermique est en fait li l nergie interne du corps Plus l nergie interne est lev e et plus l agitation lectronique est importante et s accompagne d une mission de particules ultra relativistes Inversement l nergie amen e sous forme de rayonnement lectromagn tique va exciter les lectrons pr sents dans la mati re et augmenter l nergie interne du syst me Ce mode de transfert de chaleur est assez diff rent de ce que l on peut observer dans le cas de la convection et de la conduction dans la mesure o il n est pas n cessaire de faire intervenir de support mat riel Au lieu d un simple vecteur flux comme dans le cas de conduction le flux radiatif correspond la somme des missions radiatives de toutes les directions de l espace Cela conduit une formulation int grale Le couplage des trois modes de transfert convection conduction et rayonnement entra ne la r solution d un probl me int grodiff rentiel souvent tr s difficile r soudre Dans une enceinte des changes radiatifs complexes interviennent lorsque le rayonnement quitte une facette pour atteindre une position de l espace o le rayonnement est partielle ment r fl chi et r mis et ce de multiples fois Heureusement dans de nomb
181. rocur e par les choix retenus 29 3 5 L utilisation des r f rences 30 3 5 1 Les r f rences sur le maillage de conduction 30 3 5 2 Les r f rences sur le maillage de rayonnement 32 3 5 3 R f rences de n uds de faces ou d l ment 33 3 6 Conditions initiales propri t s physiques et conditions aux limites 33 3 6 1 Principe g n ral de fonctionnement 33 3 7 Conventions pour les unit s 34 3 8 Conventions pour la d finition des angles 35 3 9 Renseignements informatiques sur le code SYRTHES 3 4 35 3 10 Perspectives o norn i 4e 4e e ete MUR Poe 2 ao et Ne a a AEA 36 4 Environnement g n ral 37 4 1 Organisation des fichiers relatifs SYRTHES 38 4 1 1 Calcul de conduction thermique 38 4 1 2 Calcul de conduction rayonnement 39 4 1 3 Calcul SYRTHES couplage avec un code de thermohydraulique 41 42 Pr et post processeurs 42 LAS RPHBS ee Gr Sms Mer Meier ee a E 42 4 2 2 Utilitaires disponibles pour l interfa age avec divers post processeurs 43 5 Les fichiers de donn es relatifs SYRTHES 45 5 1 Fichiers g om triques 45 5 1 1 Maillage conduction 45 5 1 2 Maillage rayonnement
182. rs des suites de calcul se fichier pourra tre relu par le code et le calcul des facteurs de forme ne sera par refait STOCKAGE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER OUI LECTURE DES FACTEURS DE FORME SUR FICHIER NON Mot cl Gestion des correspondances pour le rayonnement Dans certaines configurations le calcul des correpondances entre les maillages de conduction et de rayonnement peut s av rer co teux en temps calcul SYRTHES permet de ne r aliser le calcul qu une seule fois et de stocker les informations dans un fichier Lors des suites de calcul ce fichier pourra tre relu par le code et le calcul des correspondances ne sera par refait gt STOCKAGE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT OUI LECTURE DES CORRESPONDANTS POUR RAYONNEMENT NON 6 16 Couplages Le couplage des diff rents ph nom nes convection conduction rayonnement et des maillages cor respondants est r alis par le biais des r f rences SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 67 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres 6 16 1 Couplage conduction rayonnement Ce mot cl n est pr sent que si le calcul du rayonnement a t activ Il permet alors de d finir les zones des maillages conduction et rayonnement qui sont coupl es L utilisateur d finit successivement les listes des r f rences qui sont en vis vis tout d abord sur le maillage de conduction puis sur
183. rte toutefois certains inconv nients que l on peut essayer d voquer bri vement SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 2T RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s e cette solution n est pas optimale d un point de vue co t calcul ou occupation m moire e elle ne permet pas la prise en compte de besoins de finesse de discr tisation diff rents dans les deux domaines e elle peut devenir tr s contraignante du point de vue de la r alisation d un maillage lorsqu on s attaque des g om tries tridimensionnelles complexes e elle oblige une restructuration non n gligeable du code fluide e un travail important est refaire pour chacun des codes fluides pour lesquels on souhaite disposer d un couplage thermique avec solide Il a donc t d cid de proposer un module thermique solide le plus d coupl possible Les domaines fluide et solide sont maill s de fa on totalement ind pendante La seule contrainte l gitime est d essayer d approcher le mieux possible l interface commune entre fluide et solide La r solution est galement d coupl e ce qui permet d utiliser au mieux les m thodes num riques dans chaque domaine On minimise galement la probabilit d introduire des erreurs dans le code fluide 3 4 2 Le traitement du rayonnement thermique La prise en compte du rayonnement thermique se pr sente comme un module de SYRTHES nouveau
184. s 154 D 2 3 Conditions physiques 154 E Fiche SYRTHES 157 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation ix RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Introduction 1 Dans de tr s nombreux processus industriels 1 les ph nom nes thermiques couplent troitement fluide et solide c est par exemple le cas des chocs thermiques lorsque cer tains composants subissent des variations de temp rature qui peuvent tre brusques et de grande amplitude Les dilatations diff rentielles qui en r sultent peuvent tre l origine de contraintes m caniques qui provoquent l apparition de fissures De fa on garantir l int grit des mat riels il est crucial de pouvoir pr dire les int ractions thermiques entre fluide et solide De m me l optimisation des changeurs semble passer par le d veloppement et l utilisation d outils capables d appr hender les ph nom nes thermiques la fois dans les milieux fluides et solides Par ailleurs dans certaines configurations industrielles en air et plus g n ralement en pr sence de gaz le transfert d nergie sous forme de rayonnement ne peut tre occult En fait n gliger cet aspect et ce m me pour des temp ratures relativement basses peut conduire des comportements sinon non physiques du moins fort loign s de la r alit Longtemps l tude de ces ph nom nes et l optimisation des proc d s ont repos sur l exp ri
185. s impos es sur les facettes La partie du sous programme limray qui est destin e la d finition des temp ratures de facettes est la suivante La boucle est r alis e sur les faces du maillage qui portent la condition la limite RAYONNE MENT REFERENCES FACES TEMPERATURE IMPOSEE cf page 66 Pour une facette N on a acc s e au num ro global de la facette NGFAC e la r f rence de la facette NUMREF e aux coordonn es des n uds de la facette COORAY NODRAY N i j j me coordonn e du i me n ud de la facette N en dimension 2 i j 1 2 en dimension 3 i j 1 3 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 85 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 7 Les sous programmes utilisateur L EEE C 3 DEFINITION DES TEMPERATURES DE FACES IMPOSEE C SE C CUTI DO 300 N 1 NFTIRA Pour chaque facette de rayonnement temp rature impos e C C Numero global de la face CUTI NGFAC NGFTIR lt N Num ro de la facette C Reference de la face Aa CUTI NUMREF NRFRAY NGFAC R f rence de la facette C C Coordonnees des noeuds de la face CUTI xx1 COORAY NODRAY iNGFAC 1 1 CUTI YY1 COORAY NODRAY NGFAC 13 2 Coordonn es du premier noeud de la facette CUTI IF NDIM EQ 3 2Z1 COORAY NODRAY NGFAC 13 3 C t C C Exemple C Attention La temperature de la face de rayonnement est en degre C La references 5 designe une entree T 30 degre C C La references
186. s le cas o la facette est coupl e du rayonnement Les r sultats sont fournis en W En ce qui concerne les flux volumiques il s agit de faire un bilan de l nergie apport e par le biais des flux volumiques cf mot cl pr c dent Le r sultat est fourni en W 60 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 12 Le fichier de donn es pour le rayonnement syrthes ray 6 12 Le fichier de donn es pour le rayonnement syrthes ray Le fichier est compos de 3 principaux paragraphes e les mots cl s pour le pilotage du rayonnement On d finit ici les principales options du calcul p riodicit facteurs de forme bandes spectrales e La d finition des r f rences des faces du maillage Il s agit ici de faire le lien entre les r f rences qui ont t mises en places sur les entit s de maillage et les conditions physiques auxquelles elles correspondent e La donn e des conditions physiques conditions aux limites On d finit les propri t s physiques des mat riaux les conditions aux limites etc La plupart des param tres poss dent des valeurs par d faut et en pratique l utilisateur n en modi fiera qu un nombre restreint 6 13 Rayonnement donn es g n rales 6 13 1 D finitions Definitions PERIODICITE DE ROTATION POUR LE RAYONNEMENT NON NOMBRE DE PLANS DE SYMETRIE POUR LE RAYONNEMENT O NOMBRE DE BANDES SPECTRALES POUR LE RA
187. s n uds concern s et la fr quence des critures 6 5 2 Champ de temperatures maximales Au cours d un calcul on peut tre amen vouloir conna tre la temp rature maximale atteinte en chaque n ud du maillage Le champ obtenu ici n est donc pas physiqque mais repr sentatif de la temp rature maximale qui t atteinte au cours du transitoire pour chacun des n uds Mot cl CHAMP DE TEMPERATURES MAXIMALES oui calcul et criture du champ de temperatures maximales non pas de calcul SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 53 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 6 Fichiers de param tres 6 5 3 Gestion des sorties des r sultats sur la peau du fluide Dans certains probl mes coupl s fluide solide il peut tre int ressant de conna tre cer taines grandeurs l interface Les param tres accessibles sont la temp rature du fluide en proche paroi ainsi que le coefficient d change au niveau du fluide Ces r sultats sont disponibles sous la m me forme que les r sultats sur le domaine solide Ils se pr sentent ainsi sous forme de trois fichiers e un fichier de description du maillage de peau du fluide e un fichier de r sultats au dernier pas de temps calcul e un fichier de r sultats chronologiques Pour ne pas alourdir la structure du code la fr quence de sortie de ce fichier chronolo gique sera identique celle de l criture du fichier chronologique solide
188. s tels que les changeurs o plusieurs coulements ayant des comportements tr s diff rents fluides diff rents dynamique diff rente mais intervenant de fa on simultan e doivent tre pris en compte On a ainsi pu r aliser des couplages SYRTHES ESTET N3S pour la mod lisation de syst mes complexes et multiphysiques 13 14 10 Pour le couplage SYRTHES 3 4 Code_ Saturne le transfert des donn es est r alis par pi pes et on pr voit une version ult rieure qui s appuyera sur MPI 15 Enfin soit directement dans SYRTHES soit par le biais de syrthes2med qui transforme les fichiers de r sultats issus de SYRTHES au format MED SYRTHES assure le cha nage avec la m canique notamment avec le code CODE_ASTER pour le calcul a posteriori des contraintes d origine thermique 36 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 Environnement g n ral 4 On souhaite dans ce chapitre donner une vue globale de l architecture de SYRTHES et de sa version coupl e avec un code de thermohydraulique Qu il s agisse de SYRTHES dans sa version standard ou coupl e avec un code de thermo hydraulique le principe de fonctionnement du code reste inchang Il semble vident que le produit global r solution coupl e de la thermique au sein du fluide et du solide est complexe puisqu il n cessite aussi bien le maillage de la partie fluide que de la partie solide et l appr hension des sp
189. seill e toute personne d butant sur le produit ou aux utilisateurs se posant des questions sur l ad quation entre les possibilit s offertes par cette version et le probl me auquel ils sont confront s Par ailleurs la seconde partie du chapitre s av re impor tante puisqu elle pr cise certaines conventions et m thodologies qui sont utilis es dans SYRTHES Le chapitre 4 rappelle l architecture du produit ce qui peut aider l utilisateur lors de la phase d organisation de son cas En particulier ce chapitre rappelle les diff rents fichiers et outils qui interviennent la fois en amont et en aval d un calcul Il d crit en particulier les utilitaires informatiques destin s produire les fichiers aux diff rents formats de post processeurs L emploi de chacun de ces utilitaires est d crit en d tail Le chapitre 5 concerne les fichiers de donn es utilis s lors de la r alisation d un calcul L entr e des param tres du calcul tant une tape majeure dans la r alisation d une tude on lui consacre enti rement le chapitre 6 Tous les param tres et leur action sur le calcul sont explicit s en d tail Le chapitre 7 concerne les sous programmes utilisateur Il est noter que dans un certain nombre de cas le recours ces sous programmes est superflu l utilisation des mots cl s tant suffisante Chacun de ces sous programmes est d crit en d tail e M thode et mise en uvre par l exemple Le chapitre 8
190. sont importants doivent tre maill es plus finement e la r gularit des l ments facilite la convergence du calcul On vitera en particulier les l ments qui pr sentent des angles sup rieurs 90 et on conservera une distorsion raisonnable pour chaque l ment e c est au moment de la conception du maillage qu il faut pr voir les caract ristiques physiques du probl me en disposant judicieusement les r f rences sur les n uds ou les faces On rappelle que ces r f rences devront permettre la distinction entre des n uds ou faces voire l ments gt coupl s avec le fluide gt qui portent des conditions de type flux gt qui portent des conditions de type Dirichlet gt qui portent des conditions de type coefficient d change gt qui portent des r sistances de contact gt o l on impose des flux volumiques gt qui appartiennent des mat riaux diff rents gt qui sont coupl s au rayonnement Il est important de rappeler que les r f rences doivent tre comprises entre 1 et 99 Un n ud une face ou un l ment dont la r f rence est 0 z ro est consid r comme n tant pas r f renc 8 4 Lancement du calcul 8 4 1 Cr ation d un cas de calcul Un utilitaire est disponible pour cr er automatiquement cas de calcul c est dire un r pertoire contenant une copie de tous les fichiers qui seront ventuellement utiles pour le calcul Ceci per met par exemp
191. sur sa fronti re Les conditions qui r gnent au niveau de la fronti re du solide sont la plupart du temps mal connues ou fort difficiles appr hender Prendre en compte le domaine solide peut dans une bonne proportion des cas lever la difficult ou tout du moins la r duire fortement Par exemple lorsqu une conduite est SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 23 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 3 Fonctionnalit s et sp cificit s calorifug e thermiquement imposer une condition de flux nul sur la paroi externe est quasiment rigoureux par contre si la pi ce est paisse ou bien si l on cherche valuer un transitoire thermique imposer une condition de flux nul au niveau de la fronti re fluide c est dire l interface entre fluide et solide peut conduire commettre une erreur grossi re Imposer une condition de flux nul ici constitue une Imposer une condition de PIR bonne approximation flux nul ici peut s av rer faux dans le cas d coulements anisothermes Calorifuge F1G 3 16 Conduite calorifug e en pr sence d un coulement anisotherme Dans les configurations industrielles sur lesquelles le couplage thermique fluide solide est amen tre utilis on peut avoir acc s aux conditions imposer en paroi externe mais il est extr mement co teux voir impossible de savoir quelles valeurs imposer en paroi interne La m me constatation bien que vue sous un au
192. t faciliter l identification ou la localisation de la source du probl me Est ce un probl me purement fluide un probl me purement solide ou bien li au transfert des donn es entre domaines fluide et solide Dans ce chapitre on s attachera d crire la m thodologie g n ralement employ e pour la r alisation d un calcul En particulier on d crira la liste des tapes et leur chronologie Dans le cas des calcul coupl s fluide solide on ne s attardera pas sur les notions n cessaires la bonne conduite d un calcul fluide pour lesquelles l utilisateur pourra se reporter au manuel relatif au code fluide utilis 8 1 Mise en uvre d un calcul SYRTHES Apr s avoir num r les principales tapes de la r alisation d un calcul nous reviendrons sur certaines d entre elles pour en pr ciser les points importants Les phases de r alisation d un calcul s articulent de la fa on suivante e analyse du probl me physique choix du domaine de calcul des mod les physiques e r alisation du maillage non structur du domaine solide mise en place des r f rences pour la distinction des futures conditions aux limites conditions physiques etc ICependant la pr sence de flux thermiques non nuls en paroi induits par le couplage peut engendrer des difficult s qui n apparaissaient pas sur le calcul fluide simplifi SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 91 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CH
193. t o doivent porter des r f rences diff rentes puisque l utilisateur devra indiquer au code qu ils ne sont en r alit s par s que par une r sistance de contact Les r f rences utilis es sont pr sent es ci dessous 2 5 4 4 6 p 3 5 1 F1G 9 21 R f rences sur le domaine Le maillage comporte 4887 n uds P2 et 2798 l ments il est pr sent ci dessous AN NA A AA oo aa RS SFR RANN F1G 9 22 Maillage 9 3 3 Mise jour du fichier de param tres Au niveau des param tres du calcul les r sistances de contact sont consid r es comme de simples conditions aux limites Il faut simplement donner les r f rences des n uds soumis une r sistance de contact et la valeur de cette derni re Ces donn es sont fournies dans la fen tre Conditions limites REFERENCES NOEUDS OU FACES SOLIDES AVEC RESISTANCE DE CONTACT 3 4 CLIM RES CONTACT 100 3 4 Les conditions aux limites sont compl t es par les temp ratures impos es sur les parois inf rieure et sup rieure du domaine SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 121 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 9 Exemples REFERENCES NOEUDS SOLIDES AVEC DIRICHLET CLIM DIRICHLET 20 1 CLIM DIRICHLET 50 2 9 3 4 Les r sultats 1 On p
194. tilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 BIBLIOGRAPHIE Bibliographie P niguel C Delft Heat Transfer Simulation for Industrial Applications Needs Limitations Expectations 2nd Int Conf on Turbulence Heat and Mass Transfer Delft Sakiz M Guide pratique d utilisation de Code_Saturne Version 1 0 Rapport EDF HI 83 01 015 A Manuel th orique de C ode_Saturne Version 1 0 En cours de r daction P niguel C Rupp I Couplage Thermique Fluide Solide Version 1 0 R solution des quations de la chaleur au sein d un solide en l ments finis Th orie M thodes Num riques Validation Rapport EDF DER HE 41 93 015 A P niguel C Rupp I SYRTHES Conduction et rayonnement thermique Manuel th orique de la version 3 8 Rapport EDF R amp D HI 83 01 039 A Rupp I P niguel C SYRTHES Conduction et rayonnement thermique Manuel de valida tion de la version 3 8 Rapport EDF R amp D 2002 P niguel C Rupp I A numerical method for thermally coupled fluid and solid problems pages 1027 1039 U K Swansea 1993 Numerical Methods in Thermal Problems P niguel C Rupp I A finite element approach to simulate general conduction problems pages 555 562 U K Southampton 1994 3rd Int Conference Heat Transfert Rupp I SYRTHES 8 1 Manuel utilisateur pour la mise en uvre de couplages externes SYRTHES N3S ESTET via CALCIUM P VM Rapport EDF DER HE 41 97 028 A 10 P niguel C Rupp I Cou
195. tion du fichier est identique si ce n est que les 3 coordonn es des points sont pr sentes 146 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 B 3 Historiques en temps Instant d criture Coordonn es du noeud m Temps physique s Il s agit ici d un calcul bidimensionnel gt seulement 2 coordonn es x et y s o 100000000E 00 760 199999996E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 100000000E 00 741 133333327E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 100000000E 00 722 666666636E 02 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 100000000E 00 703 000000000E 00 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 190000000E 00 760 199999996E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 190000000E 00 741 133333327E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 190000000E 00 722 666666636E 02 000000000E 00 200000003E 00 199999997E 02 190000000E 00 703 000000000E 00 000000000E 00 200000003E 00 200010853E 02 290000000E 00 760 199999996E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000000E 02 290000000E 00 741 133333327E 01 000000000E 00 200000003E 00 200000010E 02 290000000E 00 722 666666636E 02 000000000E 00 200000003E 00 200005041E 02 290000000E 00 703 000000000E 00 000000000E 00 200000003E 00 213631498E 02 390000000E 00 760 199999996E 01 000000000E 00 200000003E 00 199999999E 02 390000000E 00 741 133333327E 01 000000000E 00
196. tre angle peut tre faite lors de la phase de validation de la simulation thermohydraulique Dans les configurations industrielles il est beaucoup plus ais de placer des capteurs sur les faces externes des parois qu au sein du fluide lui m me ou sur la face interne Parfois l instrumentation interne capteur ou thermocouple s av re m me hors de question On peut esp rer que si le comportement de l coulement fluide est bien pr dit apr s conduction travers la paroi les valeurs de temp rature devraient correspondre celles obtenues sur site Parfois lorsqu un flux volumique de chaleur existe au sein du solide effet Joule par exemple il est tr s difficile d intuiter une condition la fronti re du fluide qui correspondrait un tel comportement 3 3 2 Prise en compte des transitoires thermiques L interaction thermique entre fluide et solide est fondamentale dans le cas des chocs ther miques pr sents de fa on tr s courante dans les processus industriels par exemple la robinetterie nucl aire Prenons le cas d un choc thermique l vation brutale de la temp rature du fluide dans une conduite L inertie thermique du solide conduit un r chauffement graduel des parois et inversement au refroidissement pari tal du fluide Cela conduit au bout d une certaine longueur de conduite taler le front thermique de fa on consid rable En bout de ligne le choc thermique vu par un composant sensible
197. ts pour qu il soit ais de les reconna tre et de les compter Hormis les fichiers historiques qui poss dent un format particulier tous les r sultats issus de SYRTHES se pr sentent sous une forme similaire Ils sont toujours compos s de deux fichiers le premier contient la g om trie du domaine et le second les r sultats aux noeuds du maillage B 1 Description de la g om trie Les fichiers g om trie_solide g om trie_peau _fluide et g om trie_rayonnement sont des bases de donn es contenant respectivement la description des maillages du domaine solide de la peau du fluide en contact avec ce dernier et des parois radiatives Ils sont au format des fichiers SYRTHES Ils contiennent successivement une liste de n uds avec leurs coordonn es et leurs r f rences une liste d l ments avec les n uds qui les composent et ventuellement une liste de r f rences des faces Le fichier g om trique contient tout d abord un en t te e lignes 1 3 commentaires ligne 4 C DIMENSION I1 DIMENSION DES ELTS 11 ligne 5 C NOMBRE DE NOEUDS 110 ligne 6 C NOMBRE D ELEMENTS 110 ligne 7 C NOMBRE DE NOEUDS PAR ELEMENT 110 ligne 8 commentaire Les diff rentes rubriques qui suivent peuvent a priori appara tre dans un ordre quelconque dans le fichier G n ralement on trouve d abord les coordonn es des n uds puis la connectivit du maillage Enfin on trouvera dans certains cas cette rubrique
198. u calcul Le chapitre suivant d taille la proc dure suivre dans ce cas Une incompatibilit dans les donn es ou dans le d roulement du calcul a t d tect e et conduit un arr t volontaire du code Y V rifier les donn es du calcul et se reporter aux diff rents paragraphes de cette notice Ce cas est le plus probl matique c est un peu subjectif cela peut provenir de plusieurs sources gt une incoh rence entre ce que voulait faire l utilisateur et ce qu il a effectivement entr gt Une mauvaise mod lisation des ph nom nes repr senter gt une erreur au sein du programme informatique Se reporter au paragraphe sur un mauvais comportement du code et la conduite a tenir F1G 8 1 Tentative de classement de divers types de dysfonctionnement 96 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 8 6 La gestion des erreurs 8 6 2 Arr t du code au cours de son ex cution Il peut arriver au cours d une ex cution surtout pour des codes num riques caract re volutif qu un arr t intempestif se manifeste Cela peut survenir pour de multiples raisons Dans la majorit des cas on constate qu il s agit de division par z ro d un d passement des limites de la machine d une erreur d argument sur une fonction math matique d crasement m moire etc L utilisateur doit alors
199. u listing on demande un niveau d impression standard En ce qui concerne les fichiers r sultat du code il y aura bien entendu le r sultat en fin de calcul mais on demande ici en plus des r sultats tous les 25 pas de temps Ces r sultats seront sortis dans un autre fichier dit fichier chronologique qui pourra galement tre utilis par le post processeur Dans la mesure o l on a demand des historiques ici en 6 noeuds du maillage on disposera galement d un fichier sp cifique qui contiendra la temp rature en ces 6 n uds toutes les 100 secondes c est la fr quence qui a t demand e 104 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 9 1 Mise en uvre d un calcul thermique solide 9 1 3 d Choix num riques Les valeurs par d faut sont conserv es On notera que si on choisit un grand pas de temps il faut g n ralement augmenter le nombre maximum d it rations du solveur pour conserver une bonne convergence du calcul Choix numeriques NOMBRE ITERATIONS SOLVEUR SOLIDE 100 PRECISION POUR LE SOLVEUR SOLIDE 1 E 6 9 1 3 e Propri t s physiques Au niveau du maillage les n uds ont t r f renc s Les propri t s physiques seront donc impos es en fonction des r f rences des n uds La conductivit des mat riaux est anisotrope ISOTROPIE DU MATERIAU 3 CPHY RHO 7700 CPHY P 460 i CPHY K ANISOTROPE
200. u solide ceci revient d finir les conductivit s dans le rep re propre puis les 3 angles en degr s qui correspondent respectivement aux rotations autour des axes x y et z et qui d crivent la rotation du rep re de r f rence vers le rep re local du solide Remarque en dimension seuls les conductivit s en x et y et l angle autour de z seront non nuls La figure 6 3 pr sente un exemple de d finition d une conductivit anisotrope dans le cas d un disque Les ellipso des indiquent le type de propagation de chaleur en fonction de la d finition de la conductivit Dans les deux cas la conductivit est de 25 W mK dans la premi re direction propre et de 5 W mK dans la seconde Si le rep re propre est align avec le rep re de r f rence dans le premier cas on a au contraire indiqu un angle de 45 autour de z dans le second cas 58 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 11 Propri t s physiques FIG 6 3 Conductivit anisotrope CPHY K ANISOTROPE k11 k22 k33 ai a2 a3 ref CPHY K ANISOTROPE 25 5 0 0 0 0 1 CPHY K ANISOTROPE 25 5 0 0 0 45 2 6 11 1 Historiques HIST FREQ 100 HIST NOEUDS 1 34 143 4 HIST NOEUDS 156 2203 12220 Mot cl HIST FREQ Il agit ici de fournir la fr quence d criture des historiques C est une valeur en secondes Mot cl
201. ues par 6 3 Gestion du calcul Pas de temps PAS DE TEMPS SOLIDE 100 PAS DE TEMPS AUTOMATIQUE variation_temper C dt_max s PAS DE TEMPS AUTOMATIQUE 0 1 1000 PAS DE TEMPS MULTIPLES iteration_max pas_de_temps PAS DE TEMPS MULTIPLES 100 1 PAS DE TEMPS MULTIPLES 200 10 NOMBRE DE PAS DE TEMPS SOLIDES 3 6 3 1 Le pas de temps Mot cl PAS DE TEMPS SOLIDE Si le pas de temps est constant on fournit ici sa valeur en secondes Mot cl PAS DE TEMPS AUTOMATIQUE le pas de temps est recalcul automatiquement par le code chaque it ration L utilisateur fournit une valeur de variation maximale de la temp rature entre deux pas de temps 50 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 4 Gestion des correspondances cons cutifs et le code calcule le pas de temps de fa on respecter cette variation maximale L utilisateur fournit galement une valeur maximale du pas de temps qui ne pourra tre franchie Mot cl PAS DE TEMPS MULTIPLES L utilisateur fixe plusieurs pas de temps au cours du calcul Le pas de temps est constant par blocs de n it rations Pour chaque bloc on fournit la valeur du numero d it ration en absolu maximum du bloc et la valeur du pas de temps en secondes appliquer sur ce bloc Mot cl NOMBRE DE PAS DE TEMPS SOLIDES Ce mot cl d finit le nomb
202. ur pourra tre amen d finir un certain nombre d angles Tous les angles utilis s dans le fichier de donn es sont d finis en degr s Par contre dans le cas des solides en rotation sur eux m mes l utilisateur doit fournir une vitesse de rotation elle est exprim e en radians seconde ce choix peut appara tre un peu comme une sorte d exception il est motiv par la volont de suivre des conventions habituelles Souvent l utilisateur sera amen d finir 3 angles qui repr sentent respectivement des rotations autour des 3 axes x y et z Les conventions pour leurs d finitions sont pr sent es dans la figure 3 23 ZA Z Z 02 Pon y y Rotation Rotation Rotation autour de x autour de y autour de z F1G 3 23 Convention pour la d finition des angles 3 9 Renseignements informatiques sur le code SYRTHES 3 4 Cette version est crite en FORTRAN 77 et C Ceci assure au code une bonne portabilit SYRTHES a t crit suivant des crit res de d veloppement stricts aussi bien au niveau des d clarations en Fortran par exemple instruction IMPLICIT NONE obligatoire que des communs des arguments ou des entr es sorties La phase de validation de SYRTHES a galement t approfondie Le choix retenu a t de comparer les r sultats num riques des expressions analytiques Les m thodes num riques retenues par les concepteurs sont robustes et rapides Elles permettent d appr hender des c
203. v rifier ses propres donn es mots cl s conditions aux limites sous programmes utilisateur Si apr s v rifications le probl me subsiste contactez l quipe de d veloppement de SYRTHES 8 6 3 Que faire si un message d erreur appara t Les codes num riques dont il est question sont des outils dont le maniement est complexe et qui demandent d imposer un nombre cons quent de donn es lors de leur mise en uvre Pour garantir le meilleur r sultat possible de nombreux tests sont effectu s au sein des codes pour v rifier la coh rence des donn es et viter des probl mes ult rieurs De m me certains tests num riques effectu s lors du calcul proprement dit permettent d viter la g n ration d erreurs conduisant des plantages informatiques Le code est dans ce cas stopp proprement et dans la majorit des cas les concepteurs donnent l explication la plus pr cise possible de l v nement qui motive l arr t de l ex cution Le sch ma suivant indique une d marche envisageable face ce type de probl me SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation 97 RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 CHAPITRE 8 M thodologie pour la r alisation d un calcul Mauvais comportement du code Le r sultat coupl est visiblement non physique V nfer les donn es utilisateurs V rifier les indicateurs de convergence Analyser le comportement en d branchant le module Syrthes Calcul fluid
204. w m2 ref RAYT FLUX IMPOSE PAR BANDE 1 1000 1 RAYT FLUX IMPOSE PAR BANDE 2 1100 1 66 SYRTHES 3 4 Manuel d utilisation RUPP I PENIGUEL C Copyright EDF 2008 6 15 Entr es Sorties Rayonnement 6 15 Entr es Sorties Rayonnement 6 15 1 Gestion des sorties NIVEAU DES IMPRESSIONS POUR LE RAYONNEMENT 2 PAS DES SORTIES CHRONO RAYONNEMENT 1 6 15 2 Gestion des correspondants et des facteurs de forme Mot cl Nombre de redecoupages pour calcul des facteurs de forme Dans le cas o le maillage pour le rayonnement n est pas suffisamment raffin il est possible d augmenter la pr cision du calcul des facteurs de forme en demandant un d coupage automatique des facettes lorsqu elles sont partiellement cach es par des obstacles Attention si cette option peut s av rer int ressante elle est g n ralement tr s gourmande en temps calcul Il est de toute fa on toujours pr f rable de construire un maillage adapt au probl me que l on souhaite traiter Les valeurs possibles vont de 0 2 On recommande de conserver un nombre de red coupage gal 0 NOMBRE DE REDECOUPAGES POUR CALCUL DES FACTEURS DE FORME O Mot cl Gestion des facteurs de forme Dans certaines configurations le calcul des facteurs de forme peut s av rer co teux en temps calcul SYRTHES permet de ne r aliser le calcul qu une seule fois et de stocker les facteurs de forme dans un fichier Lo
205. x masse volumique chaleur sp cifique et conductivit thermique peuvent tre appliqu es par NOEUD dans ce cas les conditions aux physiques sont impos es sur les n uds du maillage Cette option reste int ressante dans le cas o les l ments n ont pas t r f renc s mais il convient de remarquer que ce n est pas une d marche na turelle puisque par nature les propri t s physiques ont une nature volumique Par ailleurs cette d marche ne permet pas de prendre en compte la discontinuit du comportement de 2 mat riaux diff rents positionn s c te c te ambiguit des n uds d interface ELEMENT dans ce cas les conditions physiques sont directement appliqu es sur les l ments C est l option la plus commune NOEUD PAR ELEMENT dans le cas de comportements physiques plus raides il Mot cl D FINITION DES FLUX VOLUMIQUES PAR peut tre n cessaire d avoir une variation des propri t s au sein d un m me l ment Cette option permet de d finir les propri t s par l ment loi de variation par exemple mais elles seront recalcul es en fonction des conditions sp cifiques pr sentes en chacun des n uds de l l ment On conserve par ailleurs la discontinuit des pro pri t s de 2 mat riaux diff rents positionn s c te c te Le fonctionnement de ce mot cl est identique au mot cl pr c dent d finition des pro pri t s physiq
206. x s exprime alors sous la forme A T T La quantit h est appel e le coefficient d change thermique Il a pour unit des W mK Dans le cas d un coulement forc ce param tre d pend g n ralement de la vitesse du fluide de sa nature et des caract ristiques locales Suivant la m me logique selon la complexit du cas traiter l utilisateur aura recours au fichier de mots cl s dont l utilisation est pr cis e au chapitre 6 ou un sous programme utilisateur limsol F ou limfso F dont l utilisation est d crite au chapitre 7 Il faut souligner que l utilisateur devra entrer alors deux grandeurs en chaque point soumis ce type d change En premier lieu la temp rature du milieu ext rieur le second param tre repr sentant le coefficient d change e rayonnement infini Il s agit ici d une condition la limite qui ne doit pas tre confondue avec le calcul du rayonnement thermique en milieu confin Sur le bord du domaine on calcule sim plement un change qui correspond aux pertes ou gains par rayonnement de la pi ce vis vis de son environnement ext rieur global e sym trie Dans de nombreuses tudes le domaine de calcul peut tre avantageusement r duit lorsque le domaine pr sente des sym trie Le calcul pourra alors se faire sur 1 2 1 4 ou 1 8 en dimension 3 de domaine Du point de vue de la conduction une condition de sym trie est quivalente une condition de type flux nul C

SYRTHES 3.4 - Manuel utilisateur

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