La conception d'articles sanitaires ne suit pas seulement des critères esthétiques, mais doit également être soumise à une réglementation stricte qui en régit le bon fonctionnement. Parmi ceux-ci, un appareil sanitaire doit garantir un bon et efficace nettoyage des surfaces internes, en s'assurant que lors de l'évacuation de l'eau, la majeure partie de la saleté est correctement éliminée. Cette étude a pour but d'analyser les formes alternatives possibles pour l'entrée de l'eau et la toilette lui-même, qui maximisent la surface de l'intérieur de l'appareil sanitaire mouillé par l'eau. Les variables impliquées sont potentiellement multiples et interconnectées : l'exploration manuelle de toutes les valeurs possibles peut être un travail très long et complexe, ainsi que la compréhension des effets sur l'objectif fixé. Pour cette raison, nous avons choisi d'utiliser un logiciel d'optimisation qui répond à ce besoin : l'interfaçage avec les logiciels les plus disparates vous permet d'automatiser le travail, d'analyser l'influence de multiples paramètres et de comprendre le lien entre eux et la performance que vous souhaitez améliorer. Le logiciel choisi est IMPROVEit, qui grâce à son interface simple vous permet d'effectuer facilement à la fois la phase d'installation et le traitement des résultats. https://www.youtube.com/watch?v=7KoQHw1VQfk&feature=youtu.be Le logiciel est capable de modifier en interne la forme des géométries STL sur la base de paramètres définis par l'utilisateur, de lancer des simulations dynamiques de fluides en interface avec le logiciel CFD FLOW-3D® en utilisant les géométries modifiées, d'extraire les résultats du logiciel et de les traiter avec les nœuds mathématiques appropriés ou en invoquant Excel pour obtenir la quantité à optimiser. FLOW-3D® a été choisi pour ses excellentes capacités de vitesse et de précision dans le calcul des débits transitoires et en zone libre. Trois paramètres géométriques ont été choisis pour varier, afin de ne pas trop compliquer le problème : la direction de l'entrée, la section de sortie de l'entrée et la pente de la partie avant du sanitaire, jouant avec la courbure présente ici. L'optimisation peut certainement être compliquée avec plus de temps disponible. L'objectif est de maximiser la surface mouillée de l'intérieur de l'appareil sanitaire, calculée comme l'intégrale de la surface couverte par le liquide pendant tout le temps de décharge divisé par le temps de décharge lui-même. En outre, il a été imposé la contrainte que l'eau ne doit pas s'échapper de la partie supérieure des sanitaires, même en petites quantités, pour éliminer les solutions qui, en lavant la surface, provoquent des éclaboussures indésirables. La simulation de la dynamique des fluides a été mise en place en initialisant l'eau dans le réservoir en amont du sanitaire et en définissant comme conditions limites la sortie du tuyau d'échappement et la pression atmosphérique de l'air. Ainsi, le flux d'eau peut entrer librement et naturellement dans les sanitaires. La simulation s'arrête lorsque le bac est complètement vide. IMPROVEit a l'avantage de ne pas nécessiter de connaissances dans le domaine de l'optimisation pour être utilisé, car il est capable de choisir indépendamment la meilleure stratégie pour atteindre l'objectif. Il vous suffit de définir un budget, c'est-à-dire le temps que vous souhaitez consacrer à l'optimisation, car la stratégie que vous choisissez est de nature à rechercher les solutions optimales vers la fin de cette période. Comme chaque cycle de calcul (variation géométrique, simulation de la dynamique des fluides et traitement des résultats) dure environ 40 minutes, un budget de 25 cycles a été choisi, de manière à obtenir le résultat en un peu plus d'une journée. Considérant qu'il y a 3 variables en jeu et que le problème est de nature complexe, il peut être considéré comme un cas plutôt difficile pour le logiciel d'optimisation. Néanmoins, IMPROVEit a déjà été en mesure d'offrir des solutions qui augmentent la surface de la toilette mouillée par l'eau jusqu'à 35%. De plus, en analysant le panorama des solutions trouvées, il est possible de mieux comprendre l'influence des différents facteurs. En fait, on peut voir que les diamètres de sortie plus larges sont les meilleures parce qu'ils permettent une fuite de masse plus importante dans l'unité de temps, malgré une réduction de l'étranglement qui conduit à des vitesses plus élevées. La direction de l'entrée qui donne les meilleurs résultats, en outre, est alignée sur le plan horizontal, tandis que la forme des sanitaires a des effets plus variés, sans mettre en évidence une tendance aussi claire. … [Read more...]