Dynamique des fluides numérique

La dynamique des fluides numérique (CFD) est la science utilisée par les ingénieurs pour prédire et gérer l'écoulement des fluides. Chez Arup, nous utilisons la CFD dans un large éventail de contextes, que ce soit pour la conception de barrages, de centres de données, de grands bâtiments ou de structures off-shore. La CFD nous permet de prédire la physique qui sous-tend la façon dont un bâtiment ou un actif se comportera dans le monde réel.

Nos experts en CFD partagent un langage commun avec les architectes, les experts en hydraulique et les concepteurs de façades avec lesquels nous travaillons. Notre compréhension des environnements bâtis complexes va de pair avec notre capacité à exploiter, analyser et prévoir les données climatiques. C'est cette combinaison qui nous permet d'identifier et de modéliser les nombreuses variables qui régissent la performance et l'expérience des nouvelles structures.

Cas d'utilisation de la CFD : des bâtiments aux systèmes urbains

La manière dont nous chauffons, refroidissons et ventilons nos espaces, lieux et structures a un impact considérable sur l'environnement. Selon l'Agence internationale de l'énergie, la climatisation à elle seule devrait représenter 2 milliards de tonnes d'émissions de_CO2 par an d'ici à 2050 (13 % de l'ensemble des émissions). La modélisation précise et l'exploitation des flux de vent permettent non seulement d'éliminer la climatisation coûteuse en carbone, mais aussi de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Nous utilisons la CFD pour aider à concevoir des espaces frais et habitables qui s'appuient plutôt sur la ventilation passive.

L'allongement des saisons sèches, le réchauffement des températures, l'élévation du niveau de la mer et l'augmentation de la fréquence des précipitations extrêmes liés au changement climatique créent également des contraintes pour nos infrastructures hydrauliques. Les réservoirs de stockage des eaux de crue et d'approvisionnement en eau, les structures de défense côtière, les stations de pompage fluviales et les tunnels d'égout sont tous soumis à leur impact. Nous utilisons la modélisation CFD pour évaluer la sécurité et la résilience des infrastructures existantes d'approvisionnement en eau et de traitement des eaux usées et pour éclairer la conception de nouvelles infrastructures capables de résister à ces nouvelles menaces.

Concevoir la résilience des centres de données

Les centres de données sont parmi les plus gros consommateurs d'énergie et notre économie et notre société en dépendent chaque jour davantage. Nous utilisons les capacités croissantes des données et des calculs pour protéger les centres de données qui rendent possible l'informatique en nuage, en les rendant plus efficaces sur le plan énergétique et plus résistants. Sous différents climats, de l'Irlande à l'Inde, notre modélisation façonne la géométrie des centres de données, en exploitant les flux d'air naturels et en suggérant de meilleurs agencements pour créer des systèmes de refroidissement moins gourmands en énergie.

Une plus grande précision, validée

Grâce à nos propres recherches et en partenariat avec des universitaires, nous faisons constamment évoluer nos capacités et nos outils de modélisation pour répondre à de nouvelles questions et applications telles que la compréhension des interactions entre l'air et l'eau et l'environnement bâti. Mais même les outils de modélisation les plus sophistiqués ont besoin d'être validés. Nous comparons nos outils à des données physiques mesurées afin de valider leurs prédictions et de garantir la confiance dans leurs résultats.

Planification des microclimats

Au-delà des bâtiments et structures individuels, nous interrogeons et conseillons sur l'expérience de paysages urbains entiers. À Oman, nous avons utilisé notre compréhension du climat et de l'environnement bâti pour créer un microclimat pour Madinat al Irfan, un nouveau quartier de la ville situé à l'extérieur de Mascate, une ville surpeuplée.

À l'aide de la CFD et de la modélisation basée sur les agents, nous avons conçu des trajets plus frais et plus confortables pour les résidents qui se rendent dans le nouveau centre-ville et en font le tour. En effectuant des simulations multi-physiques pour modéliser les effets du vent et du soleil - rayonnement à ondes longues et courtes - nous avons combiné la masse, l'agencement des rues, les arbres et les éléments aquatiques pour créer un microclimat vivable qui protège les résidents d'un climat local chaud et venteux.