Modélisation numérique de la thermoaéraulique du bâtiment: des modèles CFD à une approche hybride volumes finis / zonale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Numerical Modelling in Building Thermo-Aeraulics: From CFD Modelling to an Hybrid Finite Volume / Zonal Approach

Modélisation numérique de la thermoaéraulique du bâtiment: des modèles CFD à une approche hybride volumes finis / zonale

Résumé

For 3D modelling of thermo-aeraulics in building using field codes, it is necessary to reduce the computing time in order to model increasingly larger volumes. The solution suggested in this studdy is to couple two modellings: a zonal approach and a CFD approach. The first part of the work that was carried out is the setting of a simplified CFD modelling. We propose rules for use of coarse grids, a constant effective viscosity law and adapted coefficients for heat exchange in the framework of building thermo-aeraulics. The second part of this work concerns the creation of fluid Macro-Elements and their coupling with a calculation of CFD finite volume type. Depending on the boundary conditions of the problem, a local description of the driving flow is proposed via the installation and use of semi-empirical evolution laws. The Macro-Elements is then inserted in CFD computation: the values of velocity calculated by the evolution laws are imposed on the CFD cells corresponding to the Macro-Element. We use these two approaches on five cases representative of thermo-aeraulics in buildings. The results are compared with experimental data and with traditional RANS simulations. We highlight the significant gain of time that our approach allows while preserving a good quality of numerical results.
Dans le contexte de la modélisation 3D en thermo-aéraulique du bâtiment à l'aide de codes de champs, il est nécessaire de réduire les temps de calcul afin de modéliser des volumes toujours plus grands. La solution proposée dans cette étude est le couplage de deux modélisations : l'approche zonale et l'approche CFD. La première partie du travail effectué est la mise en place d'une modélisation CFD simplifiée. Cette dernière propose des règles d'utilisation de maillages grossiers, une loi de viscosité effective constante et de coefficients d'échange thermique adéquats à la thermo-aéraulique du bâtiment. La seconde partie du travail concerne la création de Macro-Eléments fluides et leur couplage avec un calcul de type CFD volumes finis. En fonction des conditions aux limites du problème, une description locale de l'écoulement moteur est proposée via la mise en place et l'utilisation de lois d'évolution semi-empiriques. Le Macro-Elément est ensuite inséré dans le calcul CFD : les valeurs de la vitesse calculées par les lois d'évolution sont imposées aux cellules CFD correspondants au Macro-Elément. Nous appliquons ces deux approches sur cinq cas tests représentatifs en thermo-aéraulique du bâtiment. Les résultats sont confrontés à des données expérimentales et à des simulations numériques de type RANS traditionnelle. Nous mettons en évidence l'important gain de temps que notre approche permet d'obtenir, tout en conservant une bonne qualité de résultats numériques.
Fichier principal
Vignette du fichier
tel-00007009.pdf (10.55 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00007009 , version 1 (01-10-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00007009 , version 1

Citer

Axel Bellivier. Modélisation numérique de la thermoaéraulique du bâtiment: des modèles CFD à une approche hybride volumes finis / zonale. Energie électrique. Université de la Rochelle, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007009⟩
740 Consultations
2369 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More