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FP7

TEMPO — Résultat en bref

Project ID: 270561
Financé au titre de: FP7-JTI
Pays: Allemagne

Une nouvelle ère pour la modélisation thermique aéronautique

Des chercheurs financés par l'UE ont développé une bibliothèque de modélisation exhaustive couvrant les multiples domaines physiques de la modélisation thermique des fluides pour le système d'alimentation des avions.
Une nouvelle ère pour la modélisation thermique aéronautique
Modelica est un langage orienté objet qui permet aux ingénieurs de modéliser des systèmes physiques complexes y compris leurs composants électriques et mécaniques. En exploitant les dernières fonctionnalités du langage Modelica, les partenaires du projet TEMPO (Thermal exchange modelling and power optimization) ont pu développer une bibliothèque capable de supporter la modélisation des systèmes de contrôle environnemental et de refroidissement des avions.

Dans cette bibliothèque, tous les aspects relatifs au contrôle des fluides, de la mécanique ou de l'électronique sont inclus. Prenant en compte les systèmes en boucle de vapeur et de cycle des fluides, les chercheurs ont mis l'accent sur une stratégie d'optimisation pour obtenir une modélisation efficace de l'interdépendance des systèmes.

Actuellement, la bibliothèque dispose de quatre couches conceptuelles, chacune développée pour répondre à une phase du processus de conception. La première couche est composée de modèles statiques peu complexes. Cette couche doit permettre une conception initiale dans laquelle les différentes architectures sont encore à l'étude et où les performances des composants doivent être déduites des spécifications de performance.

La deuxième couche se compose de modèles statiques plus élaborés à partir d'équations thermodynamiques plus précises. Les modèles de composants s'appuient sur des critères cartographiques afin que les données générées puissent être réinjectées dans la modélisation du système. Cette organisation permet ainsi la prévision et la vérification précoce des performances du système.

Une autre couche se compose de modèles dynamiques intégrant les composants discrétisés en 1D et les approches de modélisation principales. Les approches physiques et modulaires qui en résultent débouchent sur des modèles hautement flexibles qui peuvent être paramétrés sur un grand nombre de critères comme une simulation rapide ou une plus grande précision thermodynamique.

La quatrième couche de modélisation facilite les simulations avec des solveurs à étapes fixes en étant conçue pour des simulations rapides. Cette bibliothèque est complétée par un modèle de cabine d'avion monocouloir présentant trois zones de températures contrôlables indépendamment: le poste de pilotage, les cabines passagers avant et arrière. Le comportement thermique et dynamique de la structure du fuselage est modélisé en détails avec par exemple, les parois multicouches, le panneau de plancher et les structures internes de l'avion. Les effets des rayonnements sont modélisés à l'intérieur et l'extérieur de l'appareil.

Ces travaux seront très utiles pour le système de contrôle électrique de l'environnement développé dans le cadre du composant SGO (System for Green Operations) de l'initiative Clean Sky. Ce système couvre en effet la climatisation et la gestion de la charge thermique.

Informations connexes

Mots-clés

Avion, modélisation thermique, Modelica, contrôle environnemental, thermodynamique, Système pour des opérations écologiques