Nouveautés du module CFD


Pour les utilisateurs du module CFD, COMSOL Multiphysics® version 6.3 introduit des modèles de turbulence à contrainte de Reynolds (RSM), la migration induite par le cisaillement en écoulement multiphasique à phase dispersée, et une option pour tenir compte de l'énergie cinétique dans les interfaces d'écoulement à haut nombre de Mach. Apprenez-en plus sur ces nouveautés ci-dessous.

Modèles de turbulence à contrainte de Reynolds

Les nouvelles interfaces Ecoulement turbulent, Wilcox R-ω et Ecoulement turbulent, SSG–LRR (Speziale–Sarkar–Gatsk/Launder–Reece–Rodi) offrent une fermeture à un ordre plus haut, ce qui les rend particulièrement efficaces pour modéliser des écoulements secondaires dans des conduites, des écoulements tourbillonnaires ou à forte rotation moyenne, et des écoulements avec une courbure moyenne significative du courant. À la différence des modèles de viscosité turbulente (EVM), ces interfaces ne considèrent pas que les contraintes de Reynolds sont alignées avec le taux de déformation moyen, ce qui permet d'obtenir des résultats plus précis dans des conditions d'écoulement complexes. Les deux modèles à contrainte de Reynolds, Wilcox R-ω et SSG–LRR, diffèrent principalement dans leur modélisation du terme de pression-déformation et du taux de dissipation spécifique en champ lointain.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Ecoulement turbulent, SSG-LRR mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de conduit semi-circulaire dans la fenêtre graphique.
Lignes de courant et intensité relative de l'écoulement secondaire dans un conduit semi-circulaire, résolu avec le modèle à contrainte de Reynolds SSG–LRR.

Migration induite par le cisaillement en écoulement multiphasique à phase dispersée

Dans les suspensions concentrées, des collisions irréversibles entre particules entraînent la migration de celles-ci vers des régions à taux de cisaillement plus faible, un phénomène utilisé dans des procédés tels que la séparation de particules et la microfiltration. Par exemple, dans le cas d'écoulements en canaux pilotés par la pression de mélanges à flottabilité neutre, les particules ont tendance à s'agréger au centre du canal. Une nouvelle option Inclure la migration induite par le cisaillement, désormais disponible dans le couplage multiphysique Modèle de mélange, prend en charge plusieurs espèces et améliore la précision de ce type de simulation. Le tutoriel Two-Phase Flow Modeling of a Dense Suspension a été mis à jour pour utiliser cette nouvelle fonctionnalité.

Énergie cinétique et condition d'entrée subsonique en écoulement à haut nombre de Mach

Pour améliorer la conservation de l'énergie, la nouvelle option Inclure l'énergie cinétique dans l'interface Ecoulement à haut nombre de Mach fournit une représentation plus précise du travail des forces visqueuses. Bien que les différences soient souvent minimes, dans certains cas, cette option permet d'avoir une conservation de l'énergie nettement meilleure. De plus, pour les entrées à faible nombre de Mach, par exemple dans le cas de dispositifs avec des écoulements internes comme les éjecteurs, une nouvelle option Subsonique a été ajoutée à la fonctionnalité Entrée, offrant une alternative plus économe en termes de ressources de calcul que l'option Basée sur les caractéristiques.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Ecoulement à haut nombre de Mach, k-ε mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle d'éjecteur supersonique dans la fenêtre graphique.
Amplitude du gradient de la masse volumique dans un éjecteur.

Nouvelle fonctionnalité dans les interfaces de transport de phase

Une nouvelle condition aux limites Source de masse sur frontière a été ajoutée aux interfaces Transport de phase. Cette nouvelle fonctionnalité tient compte de la consommation ou de la production de différentes phases liées à des réactions ou d'autres processus physiques au niveau des frontières. Les conditions aux limites seront désormais plus faciles à mettre en place lorsque, par exemple, le transport de phase est couplé à des réactions de surface. En outre, afin d'unifier la nomenclature dans les différentes interfaces physiques, les nouveaux noeuds Fluide et Milieu poreux ont remplacé les noeuds précédents Propriétés de transport de phase et Propriétés de transport de phase et de milieu poreux dans les interfaces Transport de phase.

Option de loi de puissance pour les perméabilités relatives

La fonctionnalité Milieu poreux dans l'interface Transport de phase en milieu poreux inclut désormais une nouvelle option Loi de puissance, rendant plus facile l'utilisation d'expressions basées sur une loi de puissance pour exprimer des perméabilités relatives. Cette amélioration simplifie l'implémentation et la modélisation du comportement de la perméabilité dans les simulations de milieux poreux.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Fluide mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante, et un graphique 1D dans la fenêtre graphiques.
Perméabiliés relatives basées sur une expression en loi de puissance, utilisées dans un benchmark Buckley–Leverett d'écoulement diphasique en milieu poreux.

Modèles de résultats dans les interfaces de transport d'espèces chimiques

Créer des graphiques utiles et visuellement attrayants de systèmes réactifs peut demander du temps étant donné qu'il y a souvent de nombreux réactifs et donc de nombreux champs à afficher. Pour gagner du temps, il y a un certain nombre de nouveaux Modèles de résultats dans les interfaces de Transport d'espèces chimiques. Parmi eux se trouvent des modèles de réseaux de graphiques incluant jusqu'à quatre concentrations d'espèces simultanément dans la fenêtre Graphiques. Les Modèles de résultats sont disponibles pour toutes les interfaces de Transport d'espèces chimiques, quel que soit le module complémentaire, mais sont particulièrement utiles pour les interfaces de transport de plusieurs composants incluses dans les modules liés au génie chimique ainsi que dans les modules Porous Media Flow, Subsurface Flow et Microfluidics.

Nouveau tutoriel

La version 6.3 de COMSOL Multiphysics® introduit un nouveau tutoriel pour le module CFD.