Cas client
Ségrégation des problèmes de rayonnement thermique
Le contexte
Les applications industrielles à haute température nécessitent le plus souvent de considérer le transfert de chaleur par rayonnement thermique. La considération d’une géométrie complexe avec de multiples surfaces rayonnantes, peut nécessiter rapidement de gros besoin de mémoire vive (RAM) et pénalise grandement le temps de résolution. La principale raison de cette dégradation des performances est un remplissage plus important des matrices de calcul, engendré par le couplage non local intrinsèque au rayonnement.
Ici, nous nous intéressons à la ségrégation du problème du rayonnement thermique en un ensemble de sous-problèmes plus petits avec le logiciel COMSOL Multiphysics®. Il s’agit alors de découper en groupes les entités qui rayonnent, afin d’optimiser le couplage entre ces surfaces, rendant alors possible les calculs sur des ordinateurs courants.
SIMTEC peut ainsi aider ses clients pour développer des modèles adaptés à leurs ressources informatiques.
Actions de Simtec & résultats
Pour des raisons de confidentialité, seul un modèle simplifié est illustré ici.
Ce modèle est composé d’une rangée de 3 tubes rayonnants placés devant un miroir diffus (émissivité hémisphérique & = 0). Un flux de chaleur (en W/m’) est imposé sur les faces avant des tubes.
Les actions de SIMTEC ont consisté à
- Développer la théorie de ségrégation, en faisant des groupes de rayonnement.
- Ségréger l’irradiance G, composée de la partie mutuelle Gm (venant d’autres surfaces) et de la partie ambiante Gamb (provenant de l’environnement ambiant).
- Ségréger la radiosité J composée de la partie réfléchie (1 – &)G et de la partie émise soT4.
-
Ajouter et mettre à jour les contributions Gm inter-modules au cours d’itérations ségrégées.
Les figures suivantes (couple et ségrégé) présentent une comparaison entre l’approche tout couplé et l’approche ségrégée. Les résultats sont identiques.
Cette méthode permet de résoudre des problèmes avec un grand nombre de surfaces rayonnantes en utilisant une quantité raisonnable de ressources informatiques.
Pour un grand modèle montré dans la dernière image :
- Calcul environ 10 fois plus rapide avec un modèle ségrégé par rapport à modèle couplé.
- Environ 10 fois moins de mémoire vive avec un modèle ségrégé par rapport à modèle couplé.
- Ce type de ségrégation peut être réalisé en utilisant des groupes de rayonnement intégrés dans le logiciel COMSOL Multiphysics®, validé par notre approche.
