Le générateur de gaz est le cœur du système d'airbag, critique pour la sécurité. En quelques millisecondes, il doit libérer une quantité de gaz définie avec une pression et une température contrôlées avec précision – de manière fiable, reproductible et dans des conditions extrêmes. Les processus régissant la dynamique des fluides qui s'y déroulent – ondes de choc, ondes de détente, transfert de chaleur et comportement des gaz réels – sont très dynamiques et à peine entièrement mesurables. La simulation numérique de la dynamique des fluides (CFD) est donc un outil indispensable dans le développement et la conception des générateurs de gaz modernes.

Simulation des écoulements compressibles dans le générateur de gaz

Contrairement aux écoulements incompressibles – par exemple, dans les systèmes hydrauliques classiques – dans les générateurs de gaz pour airbags, tous les effets essentiels de dynamique des gaz compressibles doivent être pris en compte. Nos simulations CFD modélisent pleinement ces phénomènes physiques :

• Ondes de choc de compression – changements d'état abrupts et discontinus dans le champ d'écoulement avec une augmentation soudaine de la pression, de la densité et de la température ; déterminants pour les pics de pression et les contraintes structurelles dans le boîtier
• Ondes d'expansion – Expansion de Prandtl-Meyer aux transitions géométriques et aux sections de tuyère, pertinente pour la tuyère et la distribution de l'impulsion dans le flux de gaz
• Compression et expansion – Influence sur le développement de la température et de la pression pendant le processus de remplissage transitoire du coussin gonflable
• Écoulements supersoniques et distribution du nombre de Mach – Dimensionnement de buses et d'orifices de sortie pour des régimes d'écoulement définis

Simulation stationnaire et transitoire – Méthodologie et outils

Selon la question posée, nous nous appuyons sur des simulations stationnaires pour la conception préliminaire et les études de paramètres, ou sur des calculs entièrement transitoires pour la modélisation des processus d'allumage et de remplissage hautement dynamiques. Nos flux de travail de simulation sont basés sur des solveurs CFD éprouvés, libres et commerciaux, et sont réalisés via notre environnement logiciel InsightCAE géré efficacement

• Résolveurs basés sur la densité pour les flux à haute vitesse compressibles avec détection de choc
• Adaptation du pas de temps pour des simulations transitoires stables avec critère CFL
• Raffinement du réseau dans les zones de choc et les zones proches des parois pour une résolution précise des gradients
• Structures de modèles paramétrées pour des études de variantes efficaces sur la géométrie, la pression et les spécifications de gaz

Domaines d'application et objectifs de développement

La simulation CFD de générateurs de gaz d'airbag prend en charge toutes les phases du développement du produit – de la conception conceptuelle à la validation virtuelle avant le crash-test :

• Conception et optimisation des géométries de buses et d'évacuation pour un comportement de remplissage défini
• Évaluation de différents concepts de générateurs – pyrotechniques, hybrides ou à gaz froid – en ce qui concerne l'évolution de la pression-temps et la température du gaz
• Protection thermique du tissu d'airbag par limitation de la température de sortie du gaz
• Preuve de fonctionnement à températures extrêmes conformément aux normes automobiles (par exemple, températures ambiantes de −40 °C à +85 °C)
• Réduction des coûts de développement et de l'effort de test grâce à l'évaluation virtuelle des variantes avant le prototype physique

Demander une simulation CFD pour votre générateur de gaz

Développez-vous ou optimisez-vous un générateur de gaz pour les systèmes d'airbags ou pour d'autres applications pyrotechniques ou pneumatiques connexes ? Interpellez-nous – nous élaborons avec vous un modèle de simulation précis qui accélère et sécurise votre processus de développement.