Introduction – votre outil actuel d’analyse de tuyauterie
Il y a cinq ans, peut-être dix ans, peut-être vingt-cinq ans, vous avez acheté un outil d’analyse de tuyauterie. À l’époque, vous estimiez qu’il était le meilleur du marché pour vous… ou le seul. De nombreux outils sont apparus depuis : avez-vous toujours le meilleur pour votre besoin ou pour votre budget ?
Cette présentation vous montre les nombreux avantages de PASS/Hydrosystem par rapport aux autres solutions du marché.
Si vous utilisez vos outils actuels depuis des années, vous avez certainement investi du temps et de l’argent en procédures et en formation. Nous avons assurément des solutions pour vous permettre de préserver l’essentiel de cet investissement.
Raison 1 – une interface graphique multi-variantes
La plupart des outils se limitent pour l’essentiel à une représentation schématique du réseau.
Interface de Flowmaster, exemple 1
Interface schématique d’AFT Fathom, exemple 2
Mode de tracé isométrique d’AFT Fathom, exemple 3
Hydrosystem peut traiter un large éventail de types de tuyauteries à différents stades de la conception et offre des représentations graphiques multi-variantes uniques du modèle.
Le programme peut basculer entre différents modes et niveaux de détail (schéma non mis à l’échelle de type PFD/P&ID avec niveau de détail réglable, réseaux distribués 2D à l’échelle sur fond de carte, et représentation 3D filaire ou volumique, à l’échelle ou non, pour les tuyauteries de procédé) selon ce qui convient à une phase de conception et à un type de réseau donnés.
Hydrosystem propose des fonctions souples de copier/coller, y compris de fragments entiers. Le gestionnaire de scénarios, avec ses variables et ses formules, permet de modifier rapidement les données d’entrée pour différents modes de fonctionnement du réseau analysé.
Interface d’Hydrosystem
Raison 2 – fondé sur plusieurs ouvrages de référence
Sur quel ouvrage votre logiciel s’appuie-t-il ?
Flowmaster, par exemple, repose sur l’ouvrage technique de renommée mondiale “Internal Flow Systems” de D.S. Miller (directeur technique de la British Hydromechanics Research Association).
Enrichi par l’apport du spécialiste mondialement reconnu de l’hydraulique des tuyauteries I.E. Idelchik (“Handbook of Hydraulic Resistance”), Hydrosystem est devenu depuis l’un des outils d’analyse d’écoulement en tuyauterie les plus puissants.
Mais les corrélations de pertes de charge de D.S. Miller et d’Ito sont également intégrées.
Raison 3 – lien avec Spaix pour la sélection des pompes
Hydrosystem offre une possibilité unique aux clients qui doivent sélectionner des pompes pour leurs réseaux de tuyauterie. L’intégration transparente avec le célèbre logiciel Spaix permet de transmettre à Spaix, d’un simple clic, toutes les données nécessaires (point de fonctionnement, propriétés du fluide, contrainte de NPSH). L’utilisateur sélectionne ensuite la pompe optimale (avec toutes les fonctions d’optimisation : rognage de la roue, modification de la vitesse de rotation, changement de l’angle des pales des pompes hélices, etc.) et renvoie l’ensemble des courbes de performance de la pompe retenue vers Hydrosystem pour le calcul final.
Hydrosystem permet d’utiliser l’application Spaix pour la sélection des pompes. Pour exploiter cette option, il faut saisir la pompe dans Hydrosystem comme un composant à variation de pression connue, égale à la hauteur manométrique requise, puis lancer l’analyse du réseau (isotherme ou thermohydraulique).
Le bouton « Spaix Pump Selection… » apparaît alors dans la fenêtre des paramètres de ce composant. Un clic sur ce bouton appelle l’application « Spaix Pumps » (si elle est installée sur le poste) pour la sélection de la pompe.
Toutes les données nécessaires à la sélection (hauteur manométrique requise, débit, propriétés du fluide, etc.) sont exportées vers Spaix et l’utilisateur n’a plus qu’à choisir la pompe dans la liste des modèles compatibles avec ces données. Une fois la pompe sélectionnée, toutes ses caractéristiques (courbes de hauteur et de NPSH, fabricant, etc.) sont importées dans Hydrosystem pour la suite de l’analyse, et le composant à variation de pression connue est transformé en composant pompe.
Raison 4 – générateur de rapports List & Label
Hydrosystem intègre le générateur de rapports List & Label de Combit pour l’impression des données d’entrée et des résultats.
Le logiciel permet d’imprimer, de prévisualiser et d’enregistrer des documents (sous forme de fichier List & Label, extension LL). Les fichiers enregistrés peuvent être consultés et imprimés avec le Combit List & Label Viewer, installé avec Hydrosystem.
Les rapports peuvent aussi être enregistrés dans d’autres formats en vue de leur intégration à divers documents (des fichiers PDF pour Adobe Acrobat, par exemple).
Le modèle de document est également modifiable (mise en forme du cartouche, ajout du logo de l’entreprise, etc.) grâce à l’éditeur de formulaires inclus, List & Label Designer.
Hydrosystem sait en outre produire des plans isométriques hydrauliques de tuyauterie.
Raison 5 – un dimensionnement simple
Êtes-vous en mesure de dimensionner une tuyauterie, voire d’équilibrer le débit d’une branche, avec votre logiciel ? Facilement ?
Dimensionner un réseau de tuyauterie dans Hydrosystemest très simple, comme le montre cette vidéo de moins de deux minutes
Il vous suffit de fixer la pression à tous les points d’entrée et de sortie, ainsi que les débits dans toutes les branches, en laissant les diamètres vides, puis de lancer le calcul des diamètres pour déterminer les diamètres nominaux des branches du réseau.
Vous pouvez choisir de retenir le diamètre qui respecte la vitesse limite du fluide, en saisissant simplement cette valeur comme donnée d’entrée (uniquement dans la branche concernée).
Si les diamètres d’une partie des branches sont connus, vous pouvez les saisir comme données d’entrée. Le programme ne déterminera alors que les diamètres des branches restantes.
Raison 6 – de véritables écoulements multiphasiques
Votre outil actuel calcule-t-il les écoulements de liquides et de gaz ? Dans le même logiciel, ou devez-vous saisir deux fois vos données géométriques ? Et qu’en est-il des écoulements multiphasiques ?
Hydrosystem fournit un moteur de calcul de toutes les propriétés de fluide et des équilibres de phases nécessaires à partir de la composition du fluide, pour un large éventail de fluides et d’applications, notamment avec les bibliothèques propriétaires Properties et STARS, GERG 2008 et WaterSteamPro.
Pour des calculs de propriétés de fluide et d’équilibres de phases plus avancés, le programme peut faire appel à la bibliothèque Simulis Thermodynamics de ProSim.
L’écoulement diphasique gaz-liquide peut être analysé en ignorant le transfert de masse entre phases (écoulement dit « gelé ») ou en tenant compte de la vaporisation et de la condensation. L’analyse en écoulement gelé peut être menée aussi bien en écoulement isotherme qu’en calcul thermohydraulique.
L’écoulement gaz-liquide est permanent et les phases sont en équilibre thermodynamique, à la même température et à la même pression. Le « glissement » des phases liquide et gazeuse peut être pris en compte, c’est-à-dire leur déplacement à des vitesses d’écoulement différentes.
Lors de l’analyse hydraulique d’un écoulement diphasique gaz-liquide, la configuration de l’écoulement diphasique est déterminée en différents points du réseau et, pour chaque composant, les grandeurs suivantes sont calculées : régime d’écoulement diphasique, taux de vide et vitesses réelles des phases, ainsi que pertes hydrostatiques dues aux variations d’altitude, pertes de pression par frottement, pertes de pression singulières, pertes de pression dues à l’accélération de l’écoulement et nombre de Mach.
Plusieurs méthodologies
Hydrosystem met en œuvre plusieurs méthodologies pour les différents calculs, parmi lesquelles l’utilisateur peut retenir les méthodes les plus adaptées à chaque tâche. La souplesse est également grande quant aux méthodologies à appliquer aux divers types de composants selon les situations, ce qui se paramètre au moyen de règles spécifiques de sélection des méthodes pour l’analyse diphasique. L’utilisateur peut définir ses propres règles ou utiliser l’une des règles prédéfinies fournies avec le logiciel.
L’analyse d’un écoulement diphasique avec transfert de masse (ébullition/condensation) peut être menée sur des réseaux de structures variées, sans recyclage. Les branches sont analysées individuellement par calcul direct ; les conduites longues sont subdivisées, si nécessaire, en tronçons présentant une faible variation des paramètres calculés.
La variation de la température et de la composition des phases pour ce type d’écoulement est calculée à l’aide de l’équation complète du bilan d’énergie. La variation d’enthalpie du fluide est d’abord déterminée, puis l’équilibre de phases est calculé à partir de l’enthalpie et de la pression, et enfin la température et la composition des phases sont obtenues.
Pour analyser un écoulement avec transfert de masse dans un réseau non ramifié, on peut saisir la pression au nœud d’extrémité d’une branche. Dans ce cas, la température du fluide est elle aussi interprétée comme saisie au nœud d’extrémité. Le calcul « à contre-courant » est alors effectué pour obtenir les paramètres initiaux de l’écoulement (titre, température, pression).
L’analyse détermine où, dans le réseau, l’état du fluide devient monophasique (liquide ou gaz). En ces points, le passage automatique aux méthodes monophasiques est effectué. De même, la transition inverse est reconnue (début d’ébullition ou de condensation), avec basculement vers les méthodes diphasiques.
Pour l’écoulement diphasique dans des réseaux non ramifiés, Hydrosystem détermine où se produit le blocage sonique dans le réseau (en extrémité de conduite droite, en sortie, dans les convergents et les élargissements brusques).
Hydrosystem sait également prédire le slugging sévère et calculer les écoulements de boues décantables (liquide + particules solides), y compris la prédiction du régime d’écoulement.
Raison 7 – intégration directe avec la CAO et le BIM
Votre outil actuel dispose-t-il d’une fonction entièrement automatisée de conversion directe de la géométrie de tuyauterie, qui évite les erreurs de ressaisie et ramène le temps d’une telle conversion de quelques heures à quelques minutes, par rapport aux approches manuelles de relevé puis de ressaisie ?
Fonctionne-t-elle sans difficulté ?
Hydrosystem dispose de nombreuses interfaces avec les logiciels de conception et d’analyse (voir le tableau ci-dessous).
Par ailleurs, le système d’intégration Revit-PASS permet de transférer fidèlement la géométrie du réseau de tuyauterie et les informations attributaires depuis le système de conception BIM vers l’outil de calcul de la répartition des débits, des pressions et des températures.
L’échange de données s’appuie sur un format ouvert, ce qui permet de répartir les rôles des utilisateurs dans le projet et d’optimiser le budget de l’organisation en n’utilisant que les produits nécessaires.
Recourir au système d’intégration Revit-PASS et aux autres capacités d’intégration de PASS permettra aux bureaux d’études d’organiser efficacement la conception d’installations industrielles, grâce à une réduction sensible du temps consacré à la ressaisie des données. De plus, l’utilisation du système d’intégration lorsque l’outil de CAO et PASS sont employés conjointement exclut la possibilité d’erreurs liées à la saisie manuelle des données dans le modèle de calcul.
Notez également que l’import DXF est intelligent : le logiciel reconnaît les tubes, les coudes et les robinets dans la géométrie du fichier DXF, et les importe en conséquence.
Nous entretenons aussi une relation privilégiée avec notre partenaire ESAin et son système de CAO ESApro.
Raison 8 – lien direct avec l’outil d’analyse de contraintes
Votre logiciel actuel est probablement un outil précis pour l’analyse des coups de bélier, mais a-t-il introduit la possibilité de calculer automatiquement ces données et de les exporter facilement, sous forme de courbe temporelle, vers les outils d’analyse de contraintes de tuyauterie de référence ?
Vous pouvez peut-être exporter une courbe temporelle des efforts hydrodynamiques à destination d’Intergraph CAESAR II.
Hydrosystem est bien sûr relié à Intergraph CAESAR II, mais aussi à l’autre logiciel majeur de la suite PASS : Start-Prof.
Start-Prof réalise une analyse complète des contraintes, de la flexibilité, de la stabilité (flambage) et de la tenue en fatigue des tuyauteries, avec les calculs de dimensionnement associés, selon les codes et normes internationaux et nationaux. Apparu en 1965, il associe un solveur très performant, des fonctions d’analyse puissantes, une interface conviviale, un pré/post-processeur graphique 3D intuitif et une aide détaillée nourrie de l’expérience de générations de spécialistes de la tuyauterie.
Il permet de simuler le comportement en contraintes à partir des résultats d’Hydrosystem, comme dans l’exemple de coup de bélier ci-dessous. Les efforts déséquilibrés induits par le coup de bélier sur les éléments et nœuds concernés sont calculés puis transférés vers PASS/START-PROF ou vers d’autres logiciels d’analyse de contraintes de tuyauterie.
Par ailleurs, les paramètres de l’écoulement à bouchons (taille, fréquence, vitesse des bouchons, etc.) pour un écoulement gaz-liquide peuvent être calculés et restitués à l’aide du modèle unifié TUFFP. Les efforts dans les coudes et les changements de direction provoqués par l’écoulement à bouchons gaz-liquide sont calculés et peuvent être exportés vers le logiciel PASS/START-PROF pour en tenir compte dans l’analyse des contraintes de tuyauterie.
Le module PASS/ADD SURGE met en œuvre la méthode classique des caractéristiques (MOC), à l’aide des invariants de Riemann et de méthodes numériques explicites. Il prend aussi en compte la cavitation susceptible d’apparaître pendant le régime transitoire, en considérant à la fois l’effet de séparation de colonne et la cavitation vaporeuse distribuée.
Raison 9 – un écart de prix probablement important
Combien avez-vous investi dans votre outil actuel ?
- Avez-vous opté pour un abonnement annuel, ou avez-vous acheté le logiciel en payant un contrat de maintenance annuel ?
- Avez-vous réellement bénéficié du support et des nouvelles versions ?
- Quel a été votre investissement interne ?
Combien avez-vous continué à payer chaque année pour votre outil actuel ?
- Hydrosystem Pressure assure la simulation et le dimensionnement de tout réseau de tuyauterie pour les pertes de charge et la répartition des débits, en écoulement monophasique permanent.
- Hydrosystem Pressure&Heat assure la simulation et le dimensionnement de tout réseau de tuyauterie en écoulement monophasique permanent, avec les conditions thermiques.
- Le module Multiphase permet l’analyse des écoulements multiphasiques dans les réseaux de tuyauterie. Le module Surge permet l’analyse des régimes transitoires en liquide. Le module Solid Phase permet l’analyse des écoulements de boues décantables.
- Hydrosystem Complete assure une analyse hydraulique et thermique complète, et les calculs de dimensionnement associés, pour des réseaux de tuyauterie de toute complexité.
- La licence annuelle Hydrosystem local la moins chère démarre à 1 000 US$ et le prix de la licence réseau perpétuelle complète est de 12 000 US$
Hydrosystem est-il moins cher que votre outil actuel ?
Nous sommes à votre disposition pour un devis détaillé adapté à vos besoins.
Raison 10 – un support mondial et un développement permanent très actif
Votre outil actuel d’analyse de tuyauterie a probablement été, dans le passé, l’une des principales solutions généralistes de mécanique des fluides numérique (CFD) 1D pour la modélisation et l’analyse de la mécanique des fluides dans des réseaux de tuyauterie complexes, à toutes les échelles.
Mais qu’en est-il aujourd’hui ?
Votre outil a certainement été racheté par l’un des grands groupes qui commercialisent des logiciels de simulation.
Désormais intégré à un grand groupe, le support dépend des connaissances du représentant local (l’équipe d’origine n’est probablement plus là) et le développement est décidé par la seule stratégie du groupe. Plus de développement ni de nouvelles fonctions pour votre outil.
Apparu en 1977 et enrichi par l’apport du spécialiste mondialement reconnu de l’hydraulique des tuyauteries Idelchik, Hydrosystem est devenu depuis l’un des outils d’analyse d’écoulement en tuyauterie les plus puissants.
Fondée en 1992 et aujourd’hui l’une des principales sociétés informatiques du secteur, PSRE (Piping System Research & Engineering) Co. développe désormais Hydrosystem en collaboration avec les grandes associations d’experts mondiales (AIChE DIERS, TUFFP et d’autres). Il s’inscrit dans une solution complète (la suite logicielle PASS) pour l’ingénierie des réseaux de tuyauterie et des équipements associés, conseil en ingénierie inclus.
Le programme fait l’objet d’un développement et d’améliorations permanents très actifs, avec des priorités définies par les besoins des clients, existants et potentiels.
Les distributeurs du monde entier connaissent très bien les différentes capacités du logiciel et sont à l’écoute des demandes des clients.
L’auteur
Parmi les nombreux outils d’analyse d’écoulement en tuyauterie 1D présents sur le marché, Vincent Soumoy en a pratiqué trois (certains depuis 1994), en Europe et en Amérique du Nord, et a rédigé les communications suivantes.
Il a travaillé avec Flowmaster de 1994 à 2008 et de 2015 à 2017, avec Flownex de 2017 à 2020 et avec Hydrosystem depuis 2019.
Il considère que, pour la plupart des usages demandés, Hydrosystem offre aujourd’hui le meilleur rapport qualité/prix.
Fluides & Cie est à votre disposition pour toute question ou tout devis personnalisé.
The right 1D – CFD choice for your digital transformation
Vincent Soumoy (Fluids & Co)
CAE Conference – en ligne (2020)
Coupling 1D and 3D CFD Myth or Reality
Vincent Soumoy (Fluids & Co)
NAFEMS – World Congress, Québec (2019)
Coupling 1D and 3D CFD The Challenges and Rewards of Co-Simulation
David Kelsall (Mentor) & Vincent Soumoy (EURO/CFD)
NAFEMS – Benchmark Magazine (2010) & EnginSoft Newsletter (2011)
Where systems simulation meets CFD
The introduction of 1D models in CFD computations
Vincent Soumoy (EURO/CFD)
NAFEMS – Benchmark Magazine (2009)
Validation des modélisations et flexibilité d’intégration :
deux dimensions incontournables pour les logiciels scientifiques.
Vincent Soumoy (Flowmaster)
Journée Nationale : logiciels pour la modélisation et le calcul scientifique – Paris (2006)
Flexibilité d’intégration et facilité de compréhension : deux nouvelles dimensions pour les logiciels scientifiques
Vincent Soumoy (Flowmaster), Gil Jouhanneau (EDF), Karine Huyge (The Mathworks)
Micad, Paris (2003)
Semt Pielstick successfully apply Flowmaster to ship engine internal and external flows
J.R. Magré, J.L. Bertholom (Semt Pielstick), V. Soumoy (Flowmaster)
Simouest Conference– Virtual Shipbuilding, the current state of affairs, Nantes (2002)
A link between CAD system and simulation tools will help shipbuilders to reduce their delay.
R. de Gongora (Sener), V. Soumoy (Flowmaster)
Simouest Conference– Virtual Shipbuilding, the current state of affairs, Nantes (2002)
