Choix des matériaux - propriétés

[manexi]

Bonjour, c'est encore moi

Je reviens vers vous car j'ai plusieurs questions à propos du choix de matériau pour la simulation et les conséquences qu'un choix peut engendrer (notamment au niveau des problèmes de convergence).

J'ai modélisé un exemple de paroi en béton, mais ce qui m'intéresse en fait est d'avoir cet exemple en pierre naturelle.
Je suis d'abord confrontée au choix de la pierre en question : je dispose d'analyse de la pierre de mon cas d'étude, mais seules la densité et la porosité sont des propriétés communes à celles données par WUFI, à quelques petits détails près :
- dans WUFI, la porosité renseignée est-elle celle "ouverte" ou "totale" ?
- dans WUFI, la "bulk density" est-elle la densité du matériau à l'état de poudre, ou la densité du matériau "pris dans son ensemble" ?

Je dispose également d'une autre information sur ma pierre : le coefficient de capillarité [g.m-².s-0,5]. Je soupçonne qu'il ait un lien avec les DWS et DWW [m²/s] donnés par WUFI, mais je ne sais pas comment passer de l'un à l'autre pour choisir la "bonne pierre"...

Enfin dernière question, lorsque je lance un calcul avec la pierre calcaire de la base de données Nord-Américaine, la simulation s'arrête très vite, pour des problèmes de convergence. Cette pierre a un µ élevé (812,8), est-ce que le problème peut venir de là, des propriétés hygroscopiques mal renseignées (DWW et DWS qui n'évoluent pas en fonction de la teneur en eau), ou d'une autre source ?

Merci d'avance pour les éléments d'aide que vous pourrez m'apporter


Manexi

[Amandine Piot]

Bonjour,

la porosité dans wufi s'entend toujours comme porosité ouverte : les autres pores ne sont pas (ou quasiment) susceptibles de contenir de l'eau, ils sont donc considérés comme n'existant pas.

La masse volumique est celle du matériau "en place", tel qu'il est dans la construction, c'est donc la masse volumique apparente, à l'état sec.

Le coefficient d'absorptivité (je n'avais jamais lu l'appellation "de capillarité", mais ce sont les mêmes unités) permet à wufi, avec le taux d'humidité à saturation, de calculer les coefficients de transports liquide: voir dans l'aide rubrique "Reference/Material Data/Liquid transport coefficients", la dernière partie (à partir de "unfortunately...")
Pour choisir à partir de ce paramètre, vous n'êtes pas obligée de faire le calcul vous-même. Dans la fiche de données du matériau (celle à laquelle on accède en cliquant sur le bouton "données matériau" dans l'écran principal) le coefficient est parfois directement visible, parfois il faut "déverrouiller" le matériau, choisir la propriété "transport... liquide", et cocher la case "générer". Il n'y a pas toujours de valeur par contre.

Pour la pierre calcaire de la base de données Nord-Américaine, je pense que c'est plutôt la courbe de sorption qui pose problème. Celle-ci est nulle jusqu'à 70% d'humidité relative, puis augmente de façon très "angulaire". Il faudrait soit générer cette courbe en indiquant le taux d'humidité à saturation, soit remplir le tableau à la main, pour lisser la courbe d'une part, et éviter les valeurs trop faibles dans la première partie de la courbe d'autre part.

[Thomas]

Enfin dernière question, lorsque je lance un calcul avec la pierre calcaire de la base de données Nord-Américaine, la simulation s'arrête très vite, pour des problèmes de convergence.

If WUFI stops and complains about "diverging results" this is most likely due to problems with a moisture source (normal convergence problems during the calculation are not reported as they occur, they are simply registered and the number of convergence failures is reported at the end of the calculation).

Maybe you have a moisture source in or close to the limestone, and at some point the source has removed all moisture from the stone and wants to remove even more, which is not possible. If that is the case, the somewhat peculiar properties of the North-American limestone which Amandine points out (in particular, the water contents = 0), should not cause problems by themselves, but they may cause problems when combined with a moisture source.

Regards,
Thomas

[manexi]

Merci beaucoup Amandine pour ces précisions sur les propriétés, j'ai pu ainsi sélectionner plusieurs pierres qui correspondent un peu mieux à mon étude, dont la pierre "Sandstone Posta", de la base de données MASEA.

Elle présente le même "problème" d'angularité pour la courbe de sorption, mais je suis un peu gênée de "bidouiller" comme ça les propriétés données... Je me suis donc contentée d'approximer la courbe, mais l'interruption de calcul se produit toujours.

Mon prédécesseur sur le sujet faisait également une autre modification, sur le DWS, qu'il rendait égal à 0 si la teneur en eau était supérieure à la saturation (if w>=wf+1 then Dws = 0). Avec seulement cette modification, le calcul est toujours interrompu, mais lorsque je fais les deux modifications citées, mon calcul aboutit et j'ai un résultat ! (mais comment juger de sa fiabilité ?) résultat 1.

J'ai également trouvé des conseils sur la modification d'un paramètre de "solver settings" :

First try to set the URF (Computational Parameters -> Enhanced) for the relative humidity down to a value of 0.3. That decouples the solving of the moisture equation from the heat equation. I made good experiences with that setting.

Mais de même, si je modifie seulement ça, le calcul s'arrête.

Si je modifie juste ce paramètre, et que je lisse la courbe de sorption, j'ai bien un résultat résultat 2, mais pas le même que celui que j'ai en 1. (en 1, la teneur en eau globale du mur diminue, alors qu'en 2 elle augmente faiblement).

Bref, je suis un peu perdue par rapport à ces propriétés, et tout conseil peut me faire des pistes supplémentaires à explorer...

Thomas, thanks for your answer, I haven't checked yet the source problem, but i'm about to do it. I still have to study this part of WUFI possibilities !
In fact, now when i do simulations, i just "avoid" the source problem, so I don't understand how i could have a moisture source, without having setted it...
When WUFI stops, it doesn't complain, it just says "calculation finished, would you like to open the convergence analyser ?" and then i can see that there are problems !

Anyway, any advice can help me, and i'm going to check this source problem
Regards,

Manexi

[Thomas]

When WUFI stops, it doesn't complain, it just says "calculation finished, would you like to open the convergence analyser ?" and then i can see that there are problems !

Ah, okay. It has nothing to do with sources then. I had the impression that WUFI stops and displays an error message about convergence problems. That would point to a source being involved. If that's not the case and you have not defined any sources, then the problem only has to do with the properties of the material itself.

Regards,
Thomas

[Amandine Piot]

Pour déterminer si un résultat est fiable (numériquement) ou non, il faut regarder le "convergence analyzer". Si vous avez des erreurs de convergences, le résidu indique de combien est l'incertitude sur le résultat (1e-2 indique 1% en humidité relative). Un calcul sans erreurs de convergence est plus fiable.

Dans l'idéal, pour qu'il soit aussi physiquement réaliste, les propriétés doivent être au plus proche de ce qu'elles sont en réalité, mais on fait de toutes façon toujours une approximation. Lisser la courbe de sorption n'est a priori pas problématique, tant qu'on est proche d'un maximum de points (ou d'un maximum de points dans le domaine sur lequel on travaille, dans votre cas peut-être les hautes humidités relatives): il est probable que, dans la réalité, et même si les mesures ne sont que ponctuelles, la quantité d'eau effectivement absorbée par un matériau varie de manière régulière.

Pour le Dw, votre hypothèse n'est pas fausse, mais je vous renvoie à la thèse de Hartwig Künzel, chap.2.3.4 (en anglais p20-21): elle ne devrait pas non-plus être nécessaire. Elle favorise peut-être le séchage en ne permettant plus la succion (d'eau de pluie par exemple) quand le matériau est à saturation libre.

Vous pouvez aussi essayer d'affiner le maillage, cela aide parfois.

Enfin, dans le doute, mieux vaut en général prendre l'hypothèse la plus défavorable.