Ingénierie du vent
Définition, intérêt et exemple d’application avec la simulation d’un vent de tornade sur une structure, et l’étude de son impact en termes de coefficients de pression.
Dans de nombreux projets de construction, notamment lorsqu’il s’agit d’immeubles, de ponts ou d’infrastructures sensibles, une analyse d’impact du vent sur les structures envisagées est cruciale. Ainsi, une modélisation CFD est souvent nécessaire en phase d’avant-projet. Celle-ci va pouvoir fournir de nombreuses informations, comme les pressions de pointe locales, les décollements de tourbillon, ou encore le type de couplage entre l’écoulement et la structure solide (interaction fluide-structure). Ainsi, il sera possible de s’assurer du respect des critères de résistance ou d’aérodynamisme, et d’optimiser la construction au besoin.
L’exemple ci-dessous se base sur un projet ayant eu pour but de modéliser l’impact d’un vent de tornade sur une zone sensible.
Simulation CFD de l'impact du vent de tornade sur une structure sensible
Contexte
- Client : entreprise privée dans le secteur de l’énergie.
- Face à la dérive climatique et à l’augmentation en fréquence et en intensité des phénomènes météorologiques violents, les bâtiments sensibles connaissent des risques croissants. La conception et les normes de sûreté doivent évoluer en conséquence.
- Notions physiques clés : turbulence, couche limite atmosphérique, pression dynamique.
Problématiques
- Détermination des contraintes de compression et d’arrachement subies par une structure sensible.
- Modélisation des particularités d’un vent de tornade : phénomène giratoire, gradients de pression et de vitesse importants.
- Apport de la CFD par rapport à une méthodologie GC (Génie Civil) plus empirique.
- Réflexion sur l’apport de simulations RANS concernant les aspects instationnaires et turbulents.
Contributions au projet
- Développement d’un modèle d’écoulement atmosphérique en vent unidirectionnel.
- Simulations en vent unidirectionnel pour validation du modèle avec des essais en soufflerie.
- Développement d’un modèle de vent de tornade.
- Développement d’une méthodologie d’analyse des forces et contraintes.
- Simulations CFD paramétriques sur plusieurs sites à risque, pour différentes positions et différentes intensités de tornade.
- Localisation des zones soumises à des taux d’arrachement problématiques.
Environnement technique
- Linux et Windows.
- Programmation en Fortran et C++.
- Maillage avec IcemCFD et OpenFOAM.
- CFD avec Code_Saturne.
- Visualisation avec ParaView.
- Cluster de calcul HPC supérieur à 1000 processeurs.