Le 3 novembre 2017

SmartOptim optimise la conception de blocs collecteurs destinés à être imprimés en 3D

Des formes topologiquement optimisées pour les fluides afin de tirer parti de la fabrication additive

Domaines  

Lyon, novembre 2017

Les blocs collecteurs sont des circuits utilisés pour répartir les fluides vers différents composants. Le développement de la Fabrication Additive (FA) permet la construction de blocs innovants dont le poids est réduit mais dont les propriétés mécaniques et les fonctionnalités sont conservées. Pour tirer pleinement parti de cette nouvelle façon de fabriquer ces éléments, les circuits internes fluides peuvent également être optimisés afin d’améliorer leurs performances notamment énergétiques.

Optimiser la conception de blocs collecteurs avec SmartOptim
(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

CFD-numerics a développé SmartOptim, la solution d’optimisation topologique pour les fluides, qui peut être utilisée pour concevoir la forme optimisée des conduits internes en respectant des objectifs liés aux écoulements des fluides. Ces objectifs sont la réduction de la perte de charge et l’uniformité des débits contrôlant directement la performance de l’élément considéré.

Cette méthodologie de conception est illustrée sur l’exemple d’un bloc collecteur qui comprend 3 circuits : les deux premiers possèdent une entrée et une sortie (Circuit-1 et -2) et le troisième, une entrée associée à 5 sorties (Circuit -3). La simulation des écoulements au sein de ce collecteur est réalisée en appliquant un débit sur chaque entrée et une pression statique nulle sur chaque sortie. Le fluide est considéré comme incompressible et isotherme. L’écoulement est turbulent représenté par un modèle de type k-ε couplé à une loi de paroi standard.

Les résultats détaillés de l'étude de cas sont présentés ici.

SmartOptim est alors utilisé afin de définir des formes optimisées des circuits internes (en considérant des positions figées pour les entrées et sorties du domaine) visant à améliorer les performances énergétiques de l’installation.

SmartOptim est ensuite utilisé avec les objectifs suivants :

  • Réduction de la perte de charge pour chaque circuit;
  • Amélioration de la répartition des débits entre chaque sortie pour le Circuit-3.

Sur la base de la résolution des équations adjointes, SmartOptim permet de définir une forme optimisée permettant d’atteindre les objectifs visés. L’analyse des grandeurs globales démontre une réduction drastique de la perte de charge du système contribuant ainsi à un dispositif plus efficace d’un point de vue énergétique. La répartition des débits est, elle aussi, largement améliorée : l’écart maximal entre la cible et le résultat pour chaque sortie est de 15%. La forme du Circuit-3 proposée par SmartOptim permet d’améliorer de manière significative la performance du circuit.

Les nouvelles formes proposées par SmartOptim ne sont pas intuitives mais elles peuvent être directement utilisées dans un procédé de fabrication additive ou exploitées par les ingénieurs pour concevoir de nouvelles formes plus performantes. Les surfaces obtenues sont lissées et fournies au format STL ou STEP sur demande. Elles peuvent être utilisées par les ingénieurs et designers pour concevoir de meilleurs collecteurs en introduisant des contraintes de fonctionnement et de fabrications.

SmartOptim est une solution robuste qui peut s’intégrer facilement dans un procédé classique de conception. Pour l’exemple du bloc collecteur utilisé ici, les circuits ont été créés et validés en moins de 5 jours. Le nouveau design proposé peut devenir la donnée d’entrée pour une conception innovante.


Plus sur CFD-Numerics : www.cfd-numerics.com/fr/

Partager le communiqué

Tweeter Facebook Google + Envoyer par e-mail

Recommandé

Abonnez-vous

Recevez deux fois par mois la synthèse de l'actualité CAO et PLM et gagnez peut-être une imprimante 3D ou une souris 3D (un tirage au sort chaque mois)