Le système étudié est une pièce automobile développée par Punch Powertrain et dont la fonctionnalité est de fournir une certaine puissance à une voiture électrique. Plus précisément, cette pièce possède plusieurs composants électroniques de puissance. En fournissant une puissance à la voiture, les composants électroniques vont chauffer et risquent ainsi de se détériorer et causer des dommages aux pièces voisines. Le principe est d’utiliser un liquide de refroidissement circulant dans une conduite localisée sous la plaque (en gris) sur laquelle sont disposés les composants de puissance. Ce liquide caloporteur a pour objectif d’échanger de la chaleur/énergie à travers la plaque sur laquelle les composants sont fixés et les refroidir.
Une étude CFD permet d’observer la température que vont prendre les composants ainsi que les pertes de charge synonymes de dissipation d’énergie dans le système. Pour compenser ces pertes de charge et conserver le débit, la pompe demandera davantage d’énergie à la voiture, d’où l’intérêt de minimiser ces pertes.
L’intérêt de la simulation CFD proposée par Phimeca est d’obtenir une expertise auprès d’ingénieurs experts en mécanique des fluides afin de s’assurer que les composants électroniques respectent un critère de température maximale admissible lors du fonctionnement de la voiture.
Transferts thermiques
Le différentiel de température diminue au fur et à mesure entre le fluide et les composants, le fluide chauffe lui-même et extrait moins de calories. Le liquide est nettement plus chaud en fin de conduite. Il échange par conséquent moins de chaleur avec les composants proches de la sortie de la conduite.
Lignes de courant et zones de recirculation
Le virage brusque de la conduite génère un décollement de la couche limite et par conséquent une zone de recirculation. Il s’agit d’une zone « morte » où le fluide ralenti et prend des directions chaotiques. Des tourbillons apparaissent ce qui entraîne des frottements, source de pertes de charge.
Pertes de charge
Il est important de pouvoir quantifier les pertes de charge dans le système afin d’évaluer ses performances énergétiques. Si celles-ci sont trop importantes, différentes optimisations de formes peuvent être proposées comme par exemple arrondir la forme du coude pour que le virage soit moins brusque.
