SOLIDWORKS Flow Simulation Dépendance libre à la surface et à la gravité

Cet article est un complément àce tutoriel SOLIDWORKS Flow Simulation.Dans ce document, les surfaces libres sont utilisées en combinaison avec la gravité dépendante du temps pour simuler l'écoulement de l'eau d'un pichet lorsqu'il est tourné de 90 degrés. L'explorateur transitoire est utilisé pour visualiser les résultats de cette étude, en particulier le mouvement de l'eau au fil du temps.

Figure 1 : Modèle de pièces multicorps en verre avec de l'eau

Dépendance à la gravité

La direction de la gravité est définie dans les Paramètres généraux d'un projet de simulation d'écoulement. Elle est définie selon trois directions : X, Y et Z. Par défaut, les composantes X, Y et Z de la gravité sont des constantes, mais elles peuvent être contrôlées par une table ou une formule. Dans ce cas, l'option F(temps)-table est utilisée. Les boîtes de dialogue Dépendance des composantes X et Y sont présentées ci-dessous. Ces fenêtres sont accessibles en sélectionnant la composante dans les Paramètres généraux, puis en cliquant sur le bouton Dépendance.

Figure 2 : Dépendance du composant X (à gauche) et dépendance du composant Y (à droite)

À l'instant 0 s, la gravité est de -9,8 m/s² dans la direction Y et de 0 m/s² dans la direction X. À l'instant 1 s, elle est de 0 m/s² dans la direction Y et de -9,8 m/s² dans la direction X. L'évolution de la direction de la gravité au fil du temps a le même effet qu'une tasse tournant de 90 degrés dans un environnement où la gravité est constante. De cette façon, on peut simuler un mouvement comme un liquide qui se déverse d'une tasse sans utiliser le mouvement dans Simulation.

Explorateur transitoire

L'explorateur transitoire permet d'animer les résultats d'une étude temporelle dans la zone graphique. Pour l'activer, cochez la case Périodique dans la section Paramètres sélectionnés (Explorateur transitoire) de l'onglet Enregistrement des Options de contrôle des calculs. Sélectionnez tous les paramètres pour lesquels l'explorateur transitoire est disponible. Dans ce cas, nous voulons animer un graphique de coupe des résultats de la fraction volumique de l'eau ; cette option est donc cochée.

Figure 3 : Options de contrôle des calculs avec l'explorateur de transit activé

Surface libre

Ce qui rend cette analyse vraiment efficace, c'est d'avoir deux fluides non miscibles ou de faire une analyse transitoire à surface libre. Dans les paramètres généraux, sélectionnez « Dépendance temporelle » et « Surface libre ». Sur la page « Fluides », le type de fluide par défaut est « Mélange non miscible », et vous êtes invité à sélectionner deux fluides. Dans ce projet, on utilise de l'air et de l'eau. Définissez le fluide initial sur « Air » dans la section « Concentrations » de la page. Page Conditions initiales et ambiantes. 

Ce modèle comporte deux corps solides : la tasse et l'eau. Créez une nouvelle condition initiale pour définir le corps solide comme étant de l'eau. Vous pouvez aussi utiliser un sous-domaine Fluide.

Détails de configuration et résultats supplémentaires

Pour configurer ce projet, commençons par définir le type d'analyse sur Externe. Cochons ensuite les options « Dépendance temporelle », « Gravité » et « Surface libre ». Sous « Gravité », ouvrons la boîte de dialogue « Dépendance » pour les composantes X et Y, puis réglons-les sur F(temps) - table. La composante Z doit être de 0 m/s².

Figure 4 : Page de type d'analyse des paramètres généraux

Pour le fluide par défaut, sélectionnez l'air et l'eau. Sur la page Conditions initiales, assurez-vous que l'air est défini comme fluide initial sous Concentrations.

Figure 5 : Page Paramètres généraux Fluides

Figure 6 : Page des conditions initiales des paramètres généraux

Créez une nouvelle condition initiale et sélectionnez le corps solide qui représente l'eau dans la tasse. Cochez la case pour Désactiver les composants solides alors choisissez Eau dans la liste déroulante Concentrations de substances ci-dessous.

Figure 7 : PropertyManager Condition initiale

Dans les options de contrôle de calcul, la condition de fin est le temps physique et est définie à 3 s. Ça donne à l'eau le temps de s'écouler une fois que la tasse a fini de tourner sur le côté après 1 s.

Dans l'onglet Enregistrement, sous Résultats complets, l'option Périodique est cochée et définie sur Temps physique [s]. La période est de 0,1 s. Cela détermine l'itération enregistrée à partir de l'heure de début. Cochez la case Périodique sous Paramètres sélectionnés (Explorateur transitoire). Cela active l'Explorateur transitoire. Cliquez sur le bouton « … » à côté de Paramètres et assurez-vous que tous les paramètres pour lesquels vous souhaitez utiliser l'Explorateur transitoire sont cochés. Dans ce cas, on veut ajouter la fraction volumique de l'eau.

Après avoir exécuté une étude, créez un graphique de coupe affichant la fraction volumique de l'eau. Une fois celui-ci visible, faites un clic droit sur le dossier Résultats et sélectionnez « Explorateur de données transitoires ». Une barre de temps s'affichera alors au bas de la zone graphique. Masquez le corps solide que vous avez défini comme eau et cliquez sur le bouton de lecture pour animer la fraction volumique de l'eau au fil du temps.

Figure 8 : Graphique de la fraction volumique de la coupe d'eau avec Transient Explorer

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