La simulation de l'effet de la rupture d'un barrage sur une topographie d'extension réelle était, jusqu'à il y a quelques années, un objectif très difficile à atteindre en raison du coût élevé du calcul. Une caractéristique innovante de FLOW-3D®, disponible depuis la version 11.0, permet d'utiliser une approche hybride, combinant une simulation 3D complète dans la zone du barrage, où les effets tridimensionnels du débit d'eau sont les plus importants, à une approche " eau bas " dans des zones plus éloignées. Cela permet d'obtenir une solution pour simuler rapidement et précisément ce type de problèmes. De plus, à partir de la version v11.1 de FLOW-3D®, vous pouvez facilement importer le fichier raster contenant la topographie en un seul clic, ce qui rend la phase de setup très simple. https://www.youtube.com/watch?v=Q7x55ohyDxA Video 1 : Overall view Dans la simulation, on a utilisé une topographie réelle d'un lac avec des montagnes : l'extension du domaine de calcul est d'environ 5'000 km2 et un hypothétique grand barrage a été créé dans la topographie. En utilisant tous les modèles physiques décrits ci-dessus et le modèle " General moving objects " pour simuler avec précision la rupture du barrage en 3D, il a été possible de prédire l'effet de la rupture, la zone affectée et la zone immergée dans la topographie. La simulation dure plus de 35 minutes en temps réel, simulant de façon transitoire l'impact de l'eau sur la topographie jusqu'à ce que le bassin soit complètement vidé. L'écoulement à travers le barrage est un résultat intéressant de la simulation. L'ensemble du post-traitement a été réalisé grâce aux nombreuses fonctionnalités du logiciel dédié FlowSight, notamment : caméra mobile, différentes couleurs réalistes pour la topographie et l'eau, réglage fin des transparences et des reflets lumineux pour rendre la visualisation aussi réaliste que possible, utilisation de textures pour représenter la surface du barrage, caméra mobile pour suivre la trajectoire du fluide, plusieurs graphiques et fenêtres pour montrer en une seule vue tous les aspects essentiels de la simulation. https://www.youtube.com/watch?v=xsKx4L9QThI Video 2 : flow depth La vidéo 1 présente une vue d'ensemble de l'écoulement de l'eau avec des couleurs réalistes. La vidéo 2, en revanche, est une analyse plus " scientifique " : l'eau est colorée avec la profondeur du fluide, en utilisant une échelle de 20 couleurs pour mettre en évidence la différence de profondeur même sur de petites parties de l'échelle, et le sol est coloré avec la hauteur. Enfin, un graphique du débit à travers un diaphragme positionné sur la paroi du barrage est présenté. Une série de rendus réalistes sont sauvegardés dans les images, dont certains ont évolué avec le temps. … [Read more...]
Simulation d’une turbine Pelton – du transitoire de démarrage à l’état du régime
Les turbines Pelton (ou roue Pelton) sont les turbines les plus utilisées dans le monde pour la production d'électricité dans les centrales hydroélectriques, en raison de leur haut rendement. Son design date de 1870 mais, avec quelques modifications, il reste le premier choix des nouvelles centrales électriques. Dans une turbine Pelton, l'énergie est extraite de l'énergie cinétique de l'eau, contrairement à d'autres types de turbines où la pression hydrostatique est utilisée : l'eau, provenant d'un bassin supérieur, est accélérée et éjectée contre les aubes de la roue Pelton. La géométrie de la palette est conçue pour absorber autant que possible l'énergie cinétique du fluide et commencer à tourner. La vitesse de rotation de la turbine est ensuite convertie en énergie électrique par une bobine conductrice. La simulation analyse le transitoire initial de la turbine, où l'eau à plus de 100 m/s impacte la pale de la roue Pelton fournissant couple et accélération angulaire. https://www.youtube.com/watch?v=lb2xEbHmWKw Toutes les géométries et les données utilisées dans la simulation sont réalistes et cohérentes avec le phénomène réel : la géométrie de la roue a une forme et des propriétés de masse réelles, le fluide est l'eau avec une vitesse raisonnable et la buse contient une valve doble, utilisée dans les turbines réelles pour ajuster le débit d'eau. Intéressant est le graphique de la vitesse angulaire de la roue. Pour les turbines Pelton, on sait que le rendement maximal est atteint lorsque la vitesse périphérique de la roue atteint environ la moitié de la vitesse de l'eau à la buse. Pour ce faire, une sonde a été placée au centre de la buse afin de surveiller la vitesse du fluide, tandis qu'une autre sonde a été fixée à une pale de roue afin de capter la vitesse périphérique. Les deux grandeurs peuvent être affichées directement en sortie de la simulation. Les vidéos utilisent largement les fonctionnalités de Flowsight : transparence basée sur la valeur des variables, caméra mobile, réglage fin de la lumière et des reflets, visualisation multi-tracés et multi-vues. https://youtu.be/TddbeL1lK9I … [Read more...]
