Simulation

Simulation Numérique : Analyse et Modélisation des Badgirs

Objectif :
La simulation a été réalisée pour analyser les performances des Badgirs en termes de ventilation naturelle et de refroidissement passif dans des conditions variées de vent (angles, vitesse, etc.).
Le logiciel CFD Fluent a été utilisé pour modéliser le flux d’air à travers la tour à vent et les variations de pression à différents angles (0°, 15°, 30°, et 45°).

Modélisation de l’écoulement

• Maillage :
  • Le modèle du Badgir est divisé en un maillage 3D constitué de nombreuses petites cellules. Ces cellules permettent de capturer avec précision les variations de vitesse et de direction du vent dans le volume simulé.
  • Un maillage plus dense est visible autour des zones critiques comme les ouvertures d’entrée pour mieux représenter les changements rapides de flux.
• Conditions aux limites :
  • Des limites d’entrée d’air ont été définies pour simuler un vent venant d’une direction spécifique.
  • Les autres faces du modèle (par exemple, les sorties d’air) permettent à l’air de s’échapper librement, simulant les mouvements naturels du vent.

Visualisation des résultats

• Les résultats sont représentés par des flèches (vecteurs) qui montrent la direction et l’intensité du flux d’air. Ces vecteurs changent de forme et de densité selon les zones, illustrant :
  • Les régions où l’air entre avec vitesse.
  • Les zones où l’air ralentit ou stagne.
  • Les tourbillons ou vortex qui peuvent se former à l’intérieur.
• Une échelle de couleurs est utilisée pour indiquer l’intensité du flux :
  • Les couleurs chaudes (rouge, orange) montrent des vitesses élevées dans les zones où l’air est concentré ou accéléré.
  • Les couleurs froides (bleu, cyan) représentent des vitesses plus faibles, parfois dans des zones où l’air circule moins efficacement.

Résultats par angle

   – 0° : Le vent entrant est capté directement par le conduit A, ce qui permet une extraction modérée par les conduits opposés (B et D). La performance reste correcte, mais limitée en termes de distribution d’air.
   – 15° : Une légère inclinaison améliore la distribution de l’air dans les différents conduits, mais les performances globales restent inférieures à l’angle optimal de 30°.
   – 30° : Angle optimal, permettant :
     – Une meilleure distribution des flux dans les conduits B et C, qui assurent une extraction maximale.
     – Une vitesse de l’air au niveau des sorties équivalente à celle du vent externe.
     – Une ventilation équilibrée dans les espaces intérieurs.
   – 45° : Les flux deviennent plus turbulents et moins uniformes, entraînant une diminution de l’efficacité globale du Badgir.

Points clés observés :
À 30°, tous les conduits (A, B, C et D) participent activement au processus de ventilation, maximisant l’efficacité de la tour.
La taille et l’emplacement des ouvertures influencent significativement le débit et la vitesse de l’air dans la tour. Une optimisation saisonnière des ouvertures peut améliorer les performances.

Comparaison soufflerie et simulation CFD :
Les résultats expérimentaux en soufflerie et les simulations numériques sous Fluent montrent une forte concordance.
La simulation a confirmé les mécanismes observés, notamment la capacité des Badgirs à fonctionner efficacement avec des différences minimales entre les modèles numériques et physiques.

Conclusion principale :
L’angle de 32° est le plus performant pour une ventilation naturelle efficace.
Les résultats mettent en évidence l’importance de la géométrie, des matériaux, et des conditions climatiques pour maximiser les capacités des Badgirs en tant que solution durable de refroidissement passif.