Guide pratique · Yakhchal / thermique

Installer, utiliser et comprendre l’app

Guide de démarrage de CFDapp : l’app thermique préliminaire du dôme en terre, son bilan de stock glace/eau, le simulateur CFD dans le navigateur et la préparation d’un cas OpenFOAM.

Ouvrir l’app Simulateur CFD

1. Installation et démarrage

Il n’y a pas de fichier à télécharger. On ouvre l’adresse de l’app, puis on peut l’installer pour l’avoir comme une application normale, avec son icône.

Ouvrez https://www.2iia.com/cfdapp/ dans un navigateur récent (Chrome, Edge, Safari ou Firefox). L’app est déjà utilisable à ce stade.
Sur ordinateur (Chrome ou Edge) : cliquez sur le bouton « Installer l’app » en haut de la page, ou sur l’icône d’installation à droite de la barre d’adresse, ou dans le menu ⋮ → « Installer CFDapp ».
Sur Android (Chrome) : bouton « Installer l’app », ou menu ⋮ → « Ajouter à l’écran d’accueil ».
Sur iPhone / iPad (Safari) : bouton Partager → « Sur l’écran d’accueil ».
L’app s’ouvre ensuite depuis son icône, dans sa propre fenêtre. Elle reste utilisable sans connexion Internet.

Les mises à jour arrivent automatiquement : à la prochaine ouverture avec une connexion, l’app charge la dernière version. Il n’y a rien à réinstaller. Si le bouton « Installer l’app » n’apparaît pas, c’est que l’app est déjà installée ou que le navigateur ne le propose pas (Firefox sur ordinateur, par exemple) : elle reste utilisable dans l’onglet.

L’app comprend deux pages, accessibles par le menu du haut : l’app de pré-dimensionnement (page d’accueil) et le Simulateur CFD. Pour une copie papier ou PDF de ce guide, utilisez l’impression du navigateur (Ctrl + P).

OpenFOAM reste séparé : il n’est pas nécessaire pour utiliser l’app. Les boutons d’export préparent des fichiers pour OpenFOAM, mais ne l’installent pas et ne lancent pas de calcul OpenFOAM.

2. Projets, partage et sauvegarde

Sauvegarde automatique : la dernière saisie est retrouvée à la visite suivante, sur le même appareil et le même navigateur.
Enregistrer / Projets : enregistrez plusieurs scénarios, rouvrez-les ou supprimez-les. Ils sont stockés dans le navigateur.
Exporter / Importer un fichier : pour garder un projet en sécurité ou le passer à quelqu’un, exportez-le en fichier .yakhchal.json, puis importez-le sur l’autre appareil.
Partager : copie un lien qui rouvre l’app avec exactement les mêmes paramètres.

Attention : vider les données du navigateur efface les projets enregistrés. Exportez en fichier ceux que vous voulez conserver.

3. Paramètres d’entrée

Modifiez un curseur ou saisissez une valeur numérique. Les résultats analytiques sont recalculés automatiquement. Les champs numériques doivent rester dans les plages permises.

Paramètre	Plage de l’app	Unité / rôle
Épaisseur de paroi e	0,20 à 2,00	m · couche homogène de terre
Conductivité λ	0,50 à 2,50	W/(m·K) · propriété matériau à mesurer ou justifier
Température extérieure Te	15 à 50	°C · condition extérieure de référence
Température intérieure cible Ti	−5 à +5	°C · air intérieur simplifié
Diamètre de base d	4 à 30	m · géométrie conique idéalisée
Hauteur h	2 à 25	m · hauteur du cône
Masse du stock	500 à 10 000	kg · glace ou eau selon l’état choisi dans la configuration de phase

La conductivité de la terre est particulièrement déterminante : remplacez la valeur indicative par une mesure documentée lorsqu’elle est disponible. Le stock par défaut est de 3 000 kg.

4. Quels calculs peut-on faire ?

4.1 Bilan analytique de la paroi

Les cartes de résultats affichent une résistance thermique surfacique, le flux signé, la surface latérale du cône et la puissance thermique absolue traversant cette surface.

R = e / λ · q = (λ / e) × (Ti − Te) · S = π(d/2)√[(d/2)² + h²] · P = |q| × S

R est en m²·K/W, q en W/m², S en m² et P en W ou kW. Le signe de q donne le sens du transfert : q négatif indique une chaleur allant de l’extérieur chaud vers l’intérieur plus froid ; q positif indique une chaleur sortante selon la convention Ti − Te.

4.2 Sensibilité à l’épaisseur

Le graphique trace q en fonction de e entre 0,2 et 2 m, en maintenant les autres paramètres constants. Il aide à comparer les ordres de grandeur ; il ne représente pas une mesure ou une simulation transitoire.

4.3 Projection glace / fusion / eau

Dans la seconde barre de configuration, choisissez l’état initial (« Glace » ou « Eau liquide »), sa température et une durée comprise entre 0,1 et 720 h. La température initiale doit être ≤ 0 °C pour la glace et ≥ 0 °C pour l’eau. La projection montre l’état estimé, la température ou la masse fondue, la fraction transformée en eau, un débit moyen de fonte et le temps estimé jusqu’à la fonte complète.

Grandeur utilisée	Valeur du modèle	Usage
Masse volumique de la glace	917 kg/m³	Volume équivalent affiché et hauteur de remplissage exportée
Masse volumique de l’eau	1 000 kg/m³	Hauteur de remplissage exportée si le stock initial est liquide
Chaleur spécifique de la glace	2,1 kJ/(kg·K)	Réchauffement de la glace jusqu’à 0 °C
Chaleur latente de fusion	334 kJ/kg	Énergie utilisée pour faire fondre la glace
Chaleur spécifique de l’eau	4,18 kJ/(kg·K)	Réchauffement de l’eau après la fonte

La puissance employée vient du bilan analytique tant que ses paramètres sont inchangés après le calcul web. Après convergence du modèle web, la projection est alimentée par la puissance nette de ce solveur. Dans les deux cas, elle suppose une puissance constante sur la durée choisie.

5. Utiliser le « Modèle web réduit »

Réglez d’abord les paramètres de paroi, de température et de géométrie du cône.
Dans les contrôles du solveur, réglez les nœuds d’épaisseur (5–40), les nœuds de hauteur (10–160), les itérations maximales (10–50 000) et la tolérance (10⁻⁷ à 0,01).
Réglez si nécessaire la relaxation SOR (0,2–1,95), le coefficient extérieur h (1–50 W/m²K), la température du ciel (−30 à 50 °C) et l’émissivité (0–1).
Cliquez sur « Modèle web réduit ». Le bouton « Arrêter » interrompt un calcul en cours. Le statut indique la convergence ou l’atteinte du maximum d’itérations.
Consultez la carte de température dans la paroi, la courbe du résidu et les indicateurs Ra, Nu, Re* et h naturel.

Un maillage plus fin ou un nombre maximal d’itérations plus élevé augmente le travail de calcul. Commencez avec les valeurs par défaut ; comparez les résultats en changeant un paramètre à la fois.

Nature de ce calcul : il résout une conduction bidimensionnelle dans la paroi, avec des corrélations estimées pour la convection naturelle intérieure et des échanges convectifs/radiatifs extérieurs. Il ne résout ni Navier–Stokes, ni un volume d’air maillé, ni le changement de phase de la glace.

6. Utiliser le Simulateur CFD

Le simulateur calcule dans le navigateur l’air intérieur et le mur ensemble, en coupe 2D axisymétrique (volumes finis, convection naturelle turbulente k-ω SST, conduction couplée dans le mur). Ouvrez-le avec « Simulateur CFD » en haut de l’app.

Configuration : parcourez dans l’ordre Géométrie, Maillage, Modèles, Matériaux (mur en terre, enduit de sarouj), Conditions aux limites, Climat et soleil.
Solution : dans Méthodes, choisissez « Stationnaire » (régime permanent) ou « Transitoire : cycle jour / nuit ». Gardez les Contrôles par défaut pour commencer.
Cliquez sur Calculer. Suivez l’avancement dans l’onglet Résidus et dans la Console ; « Pause » interrompt le calcul.
Résultats : Contours, Vecteurs, Rapports et Profils. En transitoire, l’onglet « Cycle 24 h » trace heure par heure les températures et la chaleur reçue par la glace.
Molette : zoom · glisser : déplacer · double-clic : recadrer. « Image PNG » enregistre la vue.

« Enregistrer » et « Ouvrir… » sauvegardent et rouvrent un cas du simulateur en fichier. Le calcul peut prendre plusieurs minutes selon le maillage et l’appareil ; un ordinateur est plus confortable qu’un téléphone.

Exporter OpenFOAM : ce bouton génère un cas OpenFOAM complet (maillage et dictionnaires, air + mur), prêt à lancer sur un poste où OpenFOAM est installé (sous Windows, par WSL2). Les résultats du navigateur restent une estimation : un écart avec OpenFOAM est normal.

7. Préparer les entrées d’un futur cas CFD

Les champs de géométrie du bassin sont indépendants de la géométrie conique : diamètre (1–8 m), profondeur (0,2–3 m), état et température initiaux, durée (0,1–720 h). Ils sont contrôlés lorsque l’export est demandé.

Vérifiez que la température est compatible avec l’état initial sélectionné.
Vérifiez que le volume du stock tient dans le bassin. L’application estime la hauteur par hauteur = masse / densité / surface du bassin.
Cliquez sur « Exporter paramètres CFD » puis récupérez yakhchal-openfoam-inputs.json dans les téléchargements.
Ouvrez le JSON avec un éditeur de texte pour vérifier les entrées et l’archiver avec le scénario étudié.

Le fichier exporté utilise le schéma yakhchal-openfoam-inputs/v2. Il documente géométrie, matériaux, conditions aux limites et initiales, propriétés glace/eau, état initial et durée. Il indique explicitement qu’il s’agit uniquement d’entrées.

Ce que cet export ne fait pas : le bouton « Exporter paramètres CFD » de l’app ne fabrique pas de maillage, de dictionnaires OpenFOAM, de solveur multi-régions ni de résultats. Une simulation réelle nécessite de choisir et installer une distribution OpenFOAM compatible, de définir le maillage et les conditions aux limites, d’implémenter/choisir un modèle de changement de phase et de valider le cas. Sous Windows, WSL2 est une voie possible, mais ses étapes dépendent de la version de Windows et de la distribution Linux choisie.

8. Hypothèses et limites à connaître

La géométrie est un cône idéal ; seule sa surface latérale est prise en compte, sans base.
La paroi est homogène, avec une conductivité thermique supposée uniforme.
Le bilan de référence est stationnaire et ne comprend pas l’infiltration, les ponts thermiques, le sol, les ouvertures ni les effets météo variables.
La puissance n’est pas recalculée en fonction de l’évolution de la température du stock dans la projection ; le débit et la durée sont donc des estimations hautes.
La projection thermique ne prend pas en compte les pertes du bassin, l’inertie globale ni un front de fusion spatial.
Ra, Nu, Re* et h sont des indicateurs/corrélations estimés, pas des champs CFD mesurés. Des plages de validité et les propriétés de l’air réel doivent être examinées pour un dimensionnement.
Les résultats ne remplacent ni essais de matériau, ni relevés sur site, ni revue par un ingénieur, ni étude CFD validée.

Avant toute décision de conception, documentez les propriétés réelles de la terre du mur, les températures et leur durée, la géométrie construite, les échanges avec le sol et l’air, les infiltrations, le stockage et les incertitudes.

9. Dépannage et bonnes pratiques

Symptôme	À vérifier
Les résultats ne changent pas	Vérifiez que vous modifiez bien un champ de cette page et que la valeur saisie est dans la plage autorisée.
« Paramètres hors limites »	Ramenez les champs solveur dans les plages indiquées à côté de leurs contrôles.
Projection « À vérifier »	Une température initiale ne correspond pas à la phase sélectionnée, ou un champ est vide/hors limites.
« Bassin trop petit » à l’export	Augmentez le diamètre ou la profondeur du bassin, ou réduisez la masse du stock.
Le solveur atteint le maximum sans converger	Augmentez modérément le maximum d’itérations, assouplissez temporairement la tolérance pour explorer, et contrôlez la stabilité. Une tolérance plus large n’est pas une preuve de précision.
Une modification change l’indicateur de fonte	Après modification d’un paramètre du modèle, le résultat du solveur est invalidé ; relancez-le pour mettre à jour la puissance couplée.
Le fichier JSON semble s’ouvrir dans un onglet	Enregistrez-le depuis le navigateur ou retrouvez-le dans le dossier Téléchargements ; c’est un fichier de données, pas une page de simulation.

Pour comparer deux scénarios, notez les entrées, gardez la même convention de signe, la même durée, le même modèle de calcul et des critères de convergence comparables. Enregistrez chaque scénario comme projet (et exportez-le en fichier) pour en garder une trace.