Simulation numérique et Modélisation Multiphysique
Comprendre, prédire et optimiser les systèmes complexes grâce à la simulation numérique
La simulation numérique constitue aujourd’hui un outil essentiel pour concevoir, analyser et optimiser les systèmes industriels avant leur mise en œuvre.
ZEnergy Consulting met à votre disposition une expertise de haut niveau en mécanique des fluides numérique (CFD), transferts thermiques, écoulements multiphasiques et modélisation multiphysique afin de résoudre des problématiques complexes dans les domaines de l’énergie, du nucléaire, de l’environnement et des procédés industriels.
Domaines d’expertise
Mécanique des Fluides Numérique (CFD)
Simulation des écoulements fluides dans des systèmes industriels complexes :
- écoulements internes et externes ;
- ventilation et refroidissement ;
- transferts thermiques ;
- dispersion atmosphérique ;
- écoulements turbulents, transitoires ;
- écoulements multiphasiques.
Transferts Thermiques
Analyse des phénomènes de :
- conduction ;
- convection naturelle et forcée ;
- rayonnement thermique ;
- gestion thermique des équipements ;
- refroidissement industriel ;
- fours et procédés thermiques.
Simulation Multiphysique
Couplage entre différents phénomènes physiques :
- thermique et mécanique des fluides ;
- écoulements multiphasiques ;
- phénomènes transitoires ;
- interactions fluide-structure ;
- systèmes industriels complexes.
Une Expertise Fondée sur la Recherche Scientifique
Docteur en mécanique des fluides numérique, ses travaux de recherche ont porté sur l’étude de la convection naturelle, des instabilités hydrodynamiques et des phénomènes de transition vers le chaos par simulation numérique directe (DNS).
Ces travaux ont conduit à plusieurs publications scientifiques internationales dans des revues de référence en mécanique des fluides et en physique.
Cette expérience permet d’aborder les projets industriels avec une compréhension approfondie des modèles physiques, de leurs hypothèses et de leurs limites.
Développement et Validation de Codes CFD
Contrairement à une simple utilisation de logiciels commerciaux, Dr Zhenlan GAO possède une expérience significative dans le développement, l’amélioration et la validation de codes de calcul scientifique.
Participation au développement et à la validation du code CFD open source Code_Saturne pour des applications de micro-météorologie et d’environnement :
- dispersion de polluants urbains ;
- dispersion de polluants industriels ;
- études de qualité de l’air ;
- évaluation de performances de parcs éoliens.
Projet de simulation de la micro-météorologie sur un quartier de Toulouse réalisé en collaboration avec EDF R&D, Météo-France et plusieurs instituts de recherche.
Développement et validation de modèles d’écoulements compressibles multiphasiques dans le code EUROPLEXUS pour l’analyse de scénarios accidentels dans le domaine nucléaire.
Outils et Compétences
Logiciels de simulation
Langages scientifiques
- Fortran
- C
- Python
- OpenMP
- MPI
Calcul Haute Performance (HPC)
Parallélisation, portage du code, réalisation de calculs intensifs sur des supercalculateurs utilisés par :
- EDF (Top 500 mondiale)
- CNRS-IDRIS (Top 500 mondiale)
Réussites industrielles
Réalisation d’une simulation CFD d’un banc d’essais haute température destiné à la qualification d’aubes de turbines de moteurs aéronautiques, afin d’analyser les écoulements, la combustion et les transferts thermiques.
Résultat obtenu: la distribution du flux thermique à la surface des aubes céramiques a été prédite avec précision par simulation numérique et validée par comparaison avec les résultats expérimentaux.
Étude par simulation numérique (ANSYS Fluent) des écoulements internes, du transport des particules et des phénomènes de dépôt dans une cuve de stockage destinée à un véhicule de nettoyage industriel, à l’aide d’un modèle de phase discrète (DPM).
Résultat obtenu: l’optimisation de la géométrie de la cuve a permis de réduire les zones de dépôt mortes et d’augmenter l’efficacité opérationnelle de l’équipement.
Étude par simulation numérique (OpenFOAM) de la distribution des gaz réactifs dans un four de cémentation basse pression afin d’optimiser l’homogénéité du traitement thermochimique.
Résultat obtenu: une nouvelle configuration du système d’injection a permis d’obtenir l’uniformité de traitement requise par les clients automobiles, notamment General Motors et Ford, sans augmentation du débit de gaz ni de la durée du cycle de traitement.
Optimisation de procédé de la trempe à gaz sous pression par l’introduction de la grille fractale, en améliorant l’efficacité de l’échange thermique par l’augmentation de l’intensité turbulente.
Résultat obtenu: sans augmentation de la puissance de la turbine de trempe, le temps de refroidissement caractéristique a été réduit de plus de 20 secondes à moins de 10 secondes, permettant d’atteindre de manière fiable la dureté de surface requise.
Etude du coup de Bélier dans le circuit primaire d’un réacteur de 4ᵉ génération par la simulation numérique unidimensionnelle (PIPNET).
Résultat obtenu: Validation d’une méthodologie opérationnelle pour des cas concrets, démontrée par une étude de cas simplifiée respectant strictement les contraintes de confidentialité du projet.
Valeur Ajoutée
L’objectif d’une simulation n’est pas uniquement de produire des images ou des résultats numériques.
Une simulation pertinente doit permettre :
- de comprendre les phénomènes physiques ;
- d’identifier les causes d’un problème ;
- d’évaluer différentes solutions ;
- de réduire les coûts de développement ;
- de limiter les essais expérimentaux ;
- de prendre des décisions techniques en toute confiance.
Grâce à une double expérience dans la recherche scientifique et l’industrie, ZEnergy Consulting fournit des analyses rigoureuses,