Étude CFD des compresseurs d’un navire offshore
Étude CFD des compresseurs d'un navire offshore
Année
2025
Client
NC
Localisation
Typologie
Process Industriel
Vous avez besoin d'une expertise ?
L'expertise EOLIOS au service du confort aéraulique : Sécuriser vos projets dès la conception
Les ingénieurs d'Eolios sont experts de la gestion des rejets thermiques de vos process
EOLIOS est expert en optimisation des flux d’air complexes et en confort éolien. Dans le cadre d’un projet industriel d’envergure, nous avons été sollicités pour analyser le comportement thermo-aéraulique d’un système de compression massif installé sur le pont d’un navire offshore opérant en mer Baltique. L’enjeu était de taille : simuler les échanges thermiques de 18 compresseurs diesel superposés pour garantir la fiabilité des installations techniques et la sécurité des opérations.
EOLIOS est leader de la simulation CFD pour vos process. Nos études reposent sur un retour d'expérience de campagnes de mesure en condition réelles et d'une centaine de site sites simulés autour du monde.
Étude thermo-aéraulique de la gestion des rejets thermiques sur un navire offshore
L'objectif de l'étude : Confort thermique et fiabilité des installations
Dans un environnement maritime soumis à de fortes émissions de chaleur, les solutions de ventilation standard montrent leurs limites. Grâce à une analyse combinant modélisation 3D et simulation CFD, EOLIOS a étudié le comportement réel des flux d’air autour de 18 compresseurs diesel et proposé des solutions concrètes pour optimiser l’évacuation des rejets, améliorer le confort thermique et garantir la fiabilité des installations dans les zones de production.
Jumeau numérique et météo réelle : Une modélisation 3D de haute fidélité
Reconstitution précise de l'environnement maritime
Pour répondre à ce défi, nos ingénieurs ont développé un jumeau numérique complet du navire et de ses installations techniques. La reproduction fidèle de la géométrie complexe des structures et de l’agencement des équipements sur le pont est cruciale pour capturer les phénomènes de sillage et de recirculation.
Intégration des conditions météorologiques critiques
La modélisation a intégré des conditions météorologiques intenses propres à la mer Baltique, avec un vent de face soutenu de 6 m/s couplé à une température extérieure élevée. La difficulté majeure de cette étude a résidé dans la modélisation précise de ces conditions de bord instables, où le flux d’air incident rencontre une architecture navale générant de multiples zones de stagnation et de décrochages aérodynamiques. Ces zones limitent le renouvellement de l’air autour des installations techniques. En l’absence d’une ventilation forcée et dirigée, ces zones deviennent des pièges thermiques où les calories rejetées stagnent, augmentant localement la température ambiante indépendamment de la force du vent extérieur.
L'invisible révélé : La complexité des phénomènes de recirculation
Une charge thermique massive en espace restreint
L’accumulation de 18 compresseurs dans un espace restreint représente une charge thermique colossale. En effet, chaque unité développe une puissance totale de 224 kW, générant un flux de chaleur massif qui doit être évacué en continu pour préserver l’intégrité du système. En fonctionnement, l’air est expulsé à une température de sortie avoisinant les 65 °C, créant un véritable foyer calorifique au cœur du navire. Sans une gestion rigoureuse des flux, le risque de surchauffe est immédiat : les simulations révélaient que les températures de succion pouvaient rapidement atteindre le seuil critique des systèmes, menaçant l’intégrité des machines et la continuité de service.
Analyse des boucles de chaleur directes et indirectes
Nos ingénieurs ont identifié deux phénomènes physiques distincts venant dégrader les performances :
- Recirculations directes (Boucles courtes) : L’air chaud rejeté en sortie de certains compresseurs était immédiatement réaspiré par les entrées d’air des unités voisines.
- Recirculations indirectes (Chauffage ambiant) : La chaleur stagnante autour de la structure créait une augmentation globale de la température de l’air environnant, « polluant » ainsi l’air frais avant même son aspiration par les systèmes.
Ces phénomènes de recirculation découlent directement d’un confinement structurel où l’agencement compact des compresseurs, couplé à la présence d’obstacles architecturaux massifs, emprisonne l’air sur le pont. Cette configuration entrave la circulation des flux et empêche la convection naturelle de jouer son rôle de régulateur thermique, créant des zones de stagnation où les calories s’accumulent sans pouvoir s’évacuer. En l’absence d’un balayage d’air frais efficace, l’architecture du navire finit par agir comme un piège, forçant la réaspiration de l’air chaud et dégradant ainsi les performances globales de l’installation.
Le confort des usagers : Une priorité absolue
Le confort des techniciens et du personnel de maintenance constituait également un point crucial pour le client, au-delà des seuls enjeux de performance thermique des équipements. Les interventions humaines sur le pont nécessitent en effet des conditions ambiantes compatibles avec des opérations de maintenance parfois longues, réalisées à proximité immédiate des sources de chaleur.
La physique des flux montre qu’en l’absence de solution optimisée, des calories stagnantes créent des « bulles de chaleur » pouvant atteindre jusqu’à 47 °C, rendant les interventions sur le pont extrêmement pénibles, voire dangereuses. Ces accumulations thermiques apparaissent principalement dans les zones de faible brassage d’air, où les panaches chauds issus des équipements ont tendance à se concentrer sans être correctement évacués.
De l'optimisation des flux à la sécurité : La plus-value EOLIOS
Maîtrise des fuites et efficacité du confinement
L’étude s’est concentrée sur la gestion des flux de rejet pour canaliser l’air chaud loin des zones sensibles. Nos premières analyses ont mis en évidence un défi technique majeur : des fuites d’air chaud s’élevant à 30 % au niveau des jonctions des systèmes d’évacuation, ce qui annulait une partie des bénéfices et maintenait une surchauffe locale.
Une solution technique validée par la simulation
L’expertise technique a porté sur le développement d’une liaison parfaitement étanche entre les compresseurs et les conduits de rejet. Cette configuration est indispensable pour canaliser l’air expulsé à 65 °C et transformer la pression résiduelle des machines en une vitesse d’éjection capable de percer les zones de sillage structurel. Cependant, le passage à un système étanche impose de maîtriser les pertes de charge générées par la géométrie complexe et les coudes des conduits, qui agissent comme des résistances au flux. L’enjeu est alors critique : si ces pertes de charge excèdent la pression statique disponible en sortie, le débit d’air s’effondre, provoquant une surchauffe interne des équipements.
Grâce à la simulation CFD, EOLIOS a validé une conception réduisant les fuites de 30 % à seulement 3 %, garantissant que l’intégralité de l’énergie pneumatique soit dirigée vers l’évacuation pour compenser les résistances du réseau. Ce gain de performance assure que l’air frais reste prédominant autour des installations, transformant une configuration à haut risque en un environnement de travail sécurisé et thermiquement maîtrisé.
Optimisation thermique interne des data centers : défis et solutions par EOLIOS ingénierie
Dans cette étude approfondie, un problème de surchauffe a été identifié dans la sectiaon gauche du data hall, crucial pour le bon fonctionnement de l’ensemble du datacenter. Cette surchauffe se produit lorsque deux systèmes de refroidissement tombent simultanément en panne. Les racks situés dans cette portion du hall peuvent alors atteindre des températures de 35°C, bien au-delà de la consigne maximum de 28°C. Ces conditions compromettent non seulement la performance mais également la fiabilité des équipements, augmentant ainsi le risque de défaillances qui pourraient affecter l’intégrité des données et la continuité des services.
La situation est davantage complexifiée par l’installation de grilles anti-effraction et la configuration spatiale de la salle, qui génèrent une répartition inégale de la pression.
Anticipez les contraintes aérauliques pour garantir la rentabilité de vos projets
Cette étude illustre l’importance de l’apport de la modélisation numérique en phase de conception ou de réhabilitation. En révélant les risques thermiques bien avant l’installation réelle, nous avons permis au client d’ajuster sa conception pour garantir une efficacité maximale dans les conditions les plus rudes.
Vous travaillez sur un projet où la gestion des flux de chaleur et le confort des opérateurs sont déterminants ? Faites appel à notre expertise CFD pour sécuriser vos choix et optimiser vos interventions dès la phase d’étude.
En savoir plus sur ce sujet :
Synthèse vidéo de l'étude
Résumé de l'étude
Cette étude thermo-aéraulique réalisée par EOLIOS porte sur l’analyse des flux d’air et des rejets thermiques de 18 compresseurs diesel installés sur le pont d’un navire offshore en mer Baltique. Grâce à une modélisation 3D haute fidélité et à des simulations CFD avancées, les ingénieurs ont identifié des phénomènes critiques de recirculation d’air chaud et de stagnation thermique pouvant entraîner des températures dangereuses pour les équipements et les techniciens. L’étude a permis de concevoir une solution optimisée de confinement et d’évacuation des flux, réduisant fortement les fuites d’air chaud et améliorant à la fois la fiabilité des installations, le confort thermique des opérateurs et la sécurité globale du système dans des conditions climatiques sévères.
