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Systhèmes Thermique

Groupe SysTherm

Le groupe Systherm développe une approche de modélisation multi-physique par couplage faible multi-maillage et multi-pas de temps. Cette approche permet de simuler, en un temps très court, en dynamique, des systèmes thermiques complexes en 3D tels que les fours industriels où le rayonnement est le mode de transfert de chaleur dominant. Ce type de modélisation a été validé avec succès sur plusieurs applications industrielles.

Récemment, ces travaux ont été élargis au domaine des modèles inverses. L’approche utilisée associe les méthodes d’optimisation métaheuristiques très efficaces et les algorithmes de calcul radiatifs et thermiques rapides que le groupe développe.

Les résultats des travaux montrent que, dans le cas des systèmes thermiques complexes fonctionnant en régime dynamique, le gain en temps de calcul inverse réalisé grâce à ce couplage peut atteindre un facteur  1 000.

Les modèles inverses ainsi développés trouvent des applications dans des domaines tels que l’identification des propriétés thermophysiques et radiatives des matériaux, la minimisation des erreurs de modélisation ainsi que dans les domaines de conception d’installations thermiques et leur contrôle.

Le groupe Systherm développe également des logiques de contrôle multi-niveaux assistées par modélisation ultra-rapide. Des algorithmes hautement parallélisés sont développés pour simuler les systèmes thermiques, la résolution se fait en utilisant d’une façon optimale le matériel informatique (calcul sur carte graphique).

Ces recherches ouvrent la voie au développement de modules de contrôle de fours ultra-rapides basés sur la modélisation des phénomènes physiques et non pas sur des mesures de températures particulièrement difficiles dans les milieux semi-transparents.

Le CES, en collaboration avec le Département Energétique Industrielle de l’Ecole des Mines de Douai, travaille sur l’optimisation des échangeurs de chaleur. Dans un contexte industriel, l’optimisation des échanges thermiques liés à un processus sera souvent synonyme d’optimisation de l’agencement et du dimensionnement macroscopique des organes d’échange. Dans le domaine de l’automobile, l’interaction entre le radiateur externe, le circuit de refroidissement et les chambres de combustion, joue un rôle déterminant dans le rendement thermodynamique du moteur. Un raisonnement similaire pourrait être conduit sur des climatiseurs, pompes à chaleur, fours industriels ou toute autre machine qui est le siège d’un phénomène thermodynamique.

L’optimisation des échangeurs de chaleur est traitée à une échelle plus locale. L’idée principale est d’établir une méthodologie permettant de repenser la géométrie interne des échangeurs en vue de performances thermodynamiques optimales.

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