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Principales fonctionnalités du simulateur

Etant donné que les technologies de conversion de l'énergie se présentent comme un assemblage de composants reliés entre eux, l'environnement de modélisation combine approche systémique et approche analytique et/ou empirique classique :

  • chaque élément fonctionnel est représenté par un type primitif de Thermoptim approprié (corps, point, transformation, noeud, échangeur) possédant des caractéristiques propres modifiables et des variables de couplage ;
  • le système complet est modélisé par assemblage de ces types grâce à une interface interactive ;
  • la simulation du système complet est ensuite gérée par un moteur de recalcul automatique qui exploite les propriétés systémiques implicitement décrites lors de la modélisation (dans la version Java).

THERMOPTIM permet de calculer automatiquement l'état complet (température, pression, volume massique, enthalpie, énergie interne, entropie, exergie, titre) de différents fluides, qui peuvent être des gaz idéaux ou des vapeurs condensables. Ces fluides peuvent subir diverses transformations :

  • des compressions et des détentes, en système ouvert ou fermé. Elles peuvent être adiabatiques ou polytropiques, et sont caractérisées par leur rendement isentropique ou polytropique ;
  • des combustions, elles aussi en système ouvert ou fermé, à pression imposée, volume imposé ou température constante. Le combustible peut être introduit dans la chambre de combustion séparément du comburant, ou bien prémélangé. La dissociation du dioxyde de carbone peut être prise en compte ;
  • des laminages isenthalpiques ;
  • des échanges de chaleur avec d'autres fluides, le progiciel pouvant calculer le produit UA du coefficient d'échange thermique par la surface de l'échangeur, pour des configurations à contre-courant, co-courant, à courants croisés ou du type (p-n). Une fois un échangeur dimensionné, son comportement pour des conditions non nominales de fonctionnement peut être déterminé moyennant certaines hypothèses.

Pour représenter les réseaux de fluides auxquels on a recours, on définit des noeuds, en pratique des mélangeurs ou des diviseurs assurant la conservation du débit et celle de l'enthalpie. Les autres éléments (compresseurs, organes de détente, chambres de combustion, échangeurs) peuvent leur être aisément connectés.

Des mélanges de fluides peuvent ainsi être réalisés, conduisant à la création de corps composés, considérés comme des gaz idéaux. THERMOPTIM permet en particulier de traiter les gaz humides, mélanges d'un gaz sec et de vapeur d'eau susceptible de se condenser, et propose six types de transformations particulières à ce genre de mélange (chauffage, refroidissement, humidification adiabatique ou non, soufflage, dessiccation).

Le progiciel possède une base de données des propriétés thermodynamiques des corps les plus couramment rencontrés en pratique. La précision sur l'eau et les gaz idéaux est excellente, celle sur les autres vapeurs condensables légèrement moins bonne.

L'ensemble des éléments composant le système étudié est regroupé sous forme de projet, et peut être facilement manipulé grâce à des interfaces appropriées.

Vous trouverez dans le portail Thermoptim-UNIT de nombreux exemples de modélisations réalisées avec Thermoptim.

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