Projet de simulation
Énoncé
Dans le cadre de l'extension de la chaine "pick-it" de tri de déchets métalliques non-ferreux, on envisage l'installation d'une bande transporteuse entre l'aile de laboratoires du bâtiment B52 et de nouveaux équipements installés dans le prolongement du B49. La bande transporteuse traverserait ainsi la route longeant le B52 à une hauteur de cinq mètres au-dessus du sol et permettrait de faire passer les éléments à trier entre les deux bâtiments. La bande doit recevoir un carénage pour mettre les échantillons à l'abri du vent et des intempéries.
Le but de l'étude est d'étudier l'écoulement de l'air autour du dispositif et d'évaluer la force du vent sur celui-ci via une modélisation numérique bidimensionnelle.
Étude préliminaire.
Une première étude est réalisée pour s'approprier les outils numériques en analysant un cas de base dans lequel la section transversale du carénage présente la forme d'un trapèze isocèle.
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Plus spécifiquement,
- Construisez le modèle numérique en utilisant un maillage structuré bidimensionnel (2d mapped mesh) constitué d'éléments quadrangulaires (QUAD4).
- Calculez l'écoulement stationnaire laminaire lorsque la structure est soumise à un flux d'air ) 15 °C à 1 cm/s.
- Évaluez la force par unité de longueur transversale.
- Validez les résultats.
Étude approfondie
L'étude approfondie du problème consiste à analyser l'influence des différents paramètres sur les caractéristiques de l'écoulement et la force exercée par celui-ci sur la structure.
En particulier, on visera évidemment à décrire l'écoulement dans des conditions de vent plus réalistes que celles envisagées dans l'étude préliminaire.
Dans cette partie, on pourra aussi ajuster la géométrie du dispositif pour tenter de réduire la force exercée par le vent sur la structure. Dans ce cas, on veillera cependant à ce que la géométrie modifiée du carénage permette toujours de contenir un carré de 30 cm de côté (c).
Organisation
Pour la réalisation du projet, les étudiants se répartiront par groupes de trois. Chaque groupe remettra un rapport unique (20-25 pages), co-signé par tous les membres.
À la fin du rapport, le groupe explicitera son mode de fonctionnement (qui a fait quoi). Chacun des auteurs marquera son accord explicite ou son désaccord sur l'attribution d'une note identique à tous les membres du groupe.
Délivrables
Les résultats obtenus seront consignés dans un rapport final qui constitue le principal délivrable du projet. L'étude préliminaire fait partie du rapport.
Le rapport ne doit pas être rédigé comme un cahier de laboratoire reprenant les différentes actions entreprises / tentatives et les résultats obtenus mais, à l'image d'une publication scientifique, comme un texte synthétique présentant de façon claire, structurée et critique le contexte du problème, les méthodes utilisées et les résultats obtenus.
Vous devrez convaincre le lecteur de votre rapport de la validité de la réponse que vous donnez. Pour ce faire, vous pouvez justifier les différentes hypothèses utilisées, justifier les différents éléments de design des simulations numériques réalisées (discrétisation, durée de la simulation, conditions aux limites,...), analyser et discuter de façon critique les résultats (par exemple en les confrontant à la connaissance a priori que vous pouvez avoir de l'écoulement, à des solutions analytiques approchées ou à des références extérieures, en étudiant la sensibilité de la solution à tel ou tel paramètre...).
Chaque groupe produira également un rapport intermédiaire d'avancement contenant les résultats de l'étude préliminaire. Les résultats correspondants seront présentés sans texte par
- une figure du maillage utilisé;
- une figure présentant l'écoulement;
- les deux composantes de la force par unité de longeur exercée sur la structure.
Évaluation
Le rapport sera évalué selon les critères suivants :
- Contenu du rapport (75 % de la note)
- Positionnement du problème et définiton des objectifs
- Analyse du problème
- Méthodologie
- Ressources mobilisées
- Ampleur et validité des résultats obtenus
- Discussion des résultats obtenus
- Conclusions et perspectives
- Forme du rapport (25 % de la note)
- Structure
- Présentation
- Style
- Respect des conventions liées au domaine du travail
- Respect des délais et consignes de l'encadrant.
Timing
- Remise de l'énoncé : 15 février 2024.
- Présentation de NX : Tutoriel.
- Constitution des groupes de 3 étudiants (via fichier partagé) : 23 février 2024
- Transmission d'un rapport intermédiaire d'avancement : 25 mars 2024.
- Date limite de soumission du rapport final : La soumission doit être réalisée via eCampus pour le dimanche 5 mai 2024 à 23 heures 59.
Le rapport intermédiaire d'avancement et le rapport final doivent être fournis au format pdf et déposés sur eCampus (Onglet "Soumission des rapports" du menu principal) pour la date indiquée.
En même temps que le rapport final, chaque équipe déposera sur eCampus les fichiers définissant la géométrie, le maillage et les paramètres de la simulation (pas les résultats) de base de l'écoulement.
NX
Il est proposé d'utiliser le logiciel NX pour mener les simulations demandées dans le cadre du projet de simulation.
Les directives pour télécharger et installer le logiciel sur votre ordinateur personnel sont disponibles sur http://pegase.ltas.ulg.ac.be/. Attention, le logiciel ne peut être utilisé que dans le cadre d'une licence académique institutionnelle depuis le réseau internet de l'Université de Liège. Que ce soit pour télécharger NX ou pour l'utiliser en-dehors de l'infrastructure de l'ULiège, il est impératif d'activer le vpn.
Pour vous aider à prendre en main ce logiciel, un tutoriel vous est proposé ici. Quatre documents sont mis à disposition :
- Un document présentant les différentes étapes à réaliser pour réaliser une simulation bidimensionnelle.
- Les fichiers définissant la géométrie, le maillage et les paramètres de la simulation correspondant au tutoriel.
La document générale de NX est disponible en ligne via ce lien.
Les questions éventuelles peuvent être adressées à Nicolas Corthouts.
Autres ressources
Pour vous aider dans la rédaction du rapport et le bon référencement des sources vous pouvez vous appuyer sur l'ouvrage Comprendre et maîtriser la littérature scientifique (B. Pochet, 2015) et exploiter les informations fournies lors de la séance relative aux outils de recherche documentaire et le référencement.