La simulation numérique solutionne des problèmes de ventilation complexes dans une cabine de peinture


300 lignes de courant partant d'un coude dans le plénum, coloriées en température

November 2004

Les ingénieurs de Technicon Engineering et de Flomerics ont travaillé ensemble sur un problème de flux d'air dans une cabine de peinture destinée à la peinture d'engins militaires terrestres pour la base aérienne de Robins (Georgie).

Dans ce type d'installation, l'air est censé balayer régulièrement la salle (15 m x 30 m) pour éliminer les vapeurs de solvants et protéger les peintres. Au lieu de cela, l'installation mise en place brasse l'air en grands tourbillons et diffuse les vapeurs dans toute la salle. Le logiciel de modélisation de la ventilation FloVENT de Flomerics a été utilisé pour analyser les écoulements d'air dans le réseau de gaine, le plenum et la salle. Les modèles ont montré l'influence de la géométrie des piquages dans le plénum sur les flux d'air au soufflage. Les simulations ont aussi permis d'orienter les entrées dans le plénum pour améliorer l'homogénéité du flux d'air en sortie de plénum.

« Sans simulation numérique nous aurions mis des mois d'expérimentations physiques très coûteuses pour comprendre l'origine des turbulences indésirables. Les résultats de la simulation nous ont permis de sélectionner rapidement de nouveaux éléments (plénum, réseau) et de résoudre le problème » avoue Clint Hardie, responsable de Technicon Engineering.

Les ingénieurs de Technicon ont très rapidement identifié que la vitesse de l'air entrant dans le plenum était trop élevée pour que sa distribution soit uniforme sur les grilles de soufflage. La vitesse de balayage recherchée dans la salle par les ingénieurs était de 0,38 m/s.

Les expérimentations ont montré qu'un débit de 100 000 m3/h, représentant approximativement un quart du flux total, engendrait une vitesse de l'air dans le conduit d'environ 3 m/s, trop importante pour réaliser une distribution uniforme de l'air dans la cabine de peinture. Les ingénieurs de Technicon ont décidé d'utiliser le logiciel de simulation FloVENT pour réaliser une modélisation du flux d'air circulant dans le plénum et la cabine de peinture.

La simulation numérique permet aux ingénieurs de calculer et de visualiser les vitesses d'air, la direction des écoulements, la pression et la température des flux, de visualiser et de résoudre les problèmes par des solutions sur mesure. La simulation FloVENT apporte de plus la possibilité d'une optimisation et d'un dimensionnement détaillé par une étude paramétrique de l'installation, et cela avec une grande fiabilité.

En parallèle, les ingénieurs de Flomerics ont travaillé sur le choix de piquage des gaines dans le plénum, à travers des grilles perforées. Cette optimisation du piquage à travers des grilles (perforations optimisées entre 6 et 12 mm) permet un flux régulier dans le plénum jusqu'à la sortie. L'optimisation séquentielle automatique aide à sélectionner les meilleures configurations dans une gamme définie par l'utilisateur pour atteindre un objectif de performance lui aussi défini par l'utilisateur. Les modèles ont montré que seules des perforations de grilles supérieures à quatre fois l'épaisseur de la tôle assuraient un flux régulier capable d'effectuer un « virage à 90° » dans le plénum. Les ingénieurs de Technicon ont identifié un matériel répondant à leur besoin (Microbe-XLT de Ductsox) qui présente des centaines de milliers de perforations avec un rapport diamètre/épaisseur de 12. Les modèles FloVENT de ce matériel ont confirmé que cet équipement répondait aux besoins. De plus, la vitesse de sortie approche les 0,3 m/s, ce qui a pour effet de limiter les turbulences parasites.

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