Opis projektu
Nowe strategie modelowania przepływu turbulentnego
W ramach finansowanego ze środków UE projektu STREAM powstaną nowe strategie modelowania przepływu turbulentnego do celów przewidywania wydajności wymienników ciepła otrzymywanych metodą wytwarzania addytywnego. W kontekście dynamiki płynów powstające w procesie wytwarzania addytywnego ścianki często są chropowate, a to powoduje transfer ciepła i utratę ciśnienia w całym urządzeniu. Aby móc rozwiązać ten problem, modele obliczeniowej dynamiki płynów muszą być w stanie przewidzieć wydajność wymienników ciepła. Równanie Naviera-Stokesa z uśrednieniem Reynoldsa (RANS) oraz symulacje dużych wirów (LES) są dwoma uzupełniającymi się podejściami w modelowaniu turbulencji i mogą przyczynić się do rozwiązania tych problemów. Oba modele muszą jednak być rozszerzone i zwalidowane pod kątem chropowatości ścian otrzymywanej w procesie wytwarzania addytywnego. Badacze z projektu STREAM stworzą bazę danych niezwykle wiarygodnych symulacji dużych wirów rozwiązujących problem chropowatości. Baza ta zostanie poddana analizie w celu pozyskania statystycznych modeli ścian o dobrych parametrach, które znajdą zastosowanie w projektach dostosowanych do potrzeb wymienników ciepła.
Cel
Additive manufacturing (AM) process offers tremendous gains over conventional subtractive manufacturing in heat exchanger design, key issue of thermal engine efficiency. The STREAM project aims at designing novel modeling strategies for the performance prediction of additive-manufactured heat exchangers. The consortium consists in two laboratories CNRS-CORIA and CNRS-LEGI, which have a long experience in high-fidelity multi-physics turbulent flow modeling and TEMISTh, a SME which develops customized solutions for heat exchangers. From the fluid dynamics point of view, AM often introduces important wall roughness, which depends strongly on the manufacturing process itself, and which impacts heat transfer and pressure loss across the device. It is therefore mandatory to design Computational Fluid Dynamics (CFD) models with a sufficient level of accuracy to predict the performances of heat exchangers. RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) and LES (Large-Eddy Simulation) are two complementary turbulence modeling approaches that are good candidates for such challenge. In these approaches, wall modeling often relies on statistical analysis, leading to law-of-the-wall models that are widely used in the prediction of internal flows. However, these models need to be extended and validated for wall roughness generated by additive manufacturing. To this aim, STREAM proposes to build a large database of high-fidelity roughness-resolving Large-Eddy Simulations that will be analyzed to derive well-parametrized statistical wall models. An original wall model parametrization will be used that has already been successfully adapted to heat transfers on a turbine blade. The resulting statistical model, usable in both roughness-modeled RANS and LES approaches, will be extensively validated a priori by comparison with the high-fidelity database and a posteriori on classical heat exchanger applications: Fuel-Cooled Oil Cooler, Air-cooled Oil cooler, Surface Air-cooled Oil cooler.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
RIA - Research and Innovation actionKoordynator
75794 Paris
Francja