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TNT - Tunnel Nets & Trains

Simulation aérodynamique et thermique dans les réseaux de tunnel

TNT, acronyme de Tunnel Nets & Trains, est un logiciel développé pour la simulation numérique d'écoulements compressibles instationnaires induits par le passage de véhicules à faible ou grande vitesse dans des tunnels ferroviaires ou routiers à géométries complexes. Il permet également de simuler la propagation de fumées en tunnel, tout en intégrant un éventuel système de ventilation.

Caractéristiques principales

Basé sur la solution de la formulation monodimensionnelle (1D) des équations de Navier-Stokes, TNT calcule à tout instant et en tout point d'un réseau de tunnels la variation temporelle des champs de pression, de densité, de vitesse, de température, de concentration des fumées, d'humidité de l'air, etc. Les effets visqueux sont pris en considération explicitement grâce à des coefficients de friction pariétale et de perte de charge. La force gravitationnelle est également considérée.
Le logiciel intègre un modèle correctif ad hoc afin de prendre en considération les effets tridimensionnels liés à la tête, à la queue et au sillage des véhicules. Ces effets sont particulièrement importants pour des trains à grande vitesse.
TNT peut traiter un nombre arbitraire de véhicules et de tunnels. Les véhicules en mouvement dans les tunnels peuvent avoir une vitesse variable selon un profil choisi.
Les tunnels, de géométrie complexe, peuvent intégrer des puits de ventilation sortant en surface, être reliés par des rameaux d'anti-pistonnement et avoir des bifurcations. Les conditions atmosphériques aux extrémités ouvertes des tunnels et des puits peuvent être non uniformes.

Grâce à un schéma numérique peu dissipatif, TNT simule fidèlement la propagation des ondes de pression, permettant ainsi d'analyser les charges aérodynamiques sur les structures, les micro-ondes de pression à proximité des portails et les effets aéro-acoustiques (confort tympanique).
Il peut simuler des incendies en tunnel, fixes ou mobiles sur le véhicule, ainsi que la propagation des fumées générées, en prenant en considération l'effet cheminée, le mouvement de véhicules ainsi qu'un éventuel système de ventilation.
TNT peut également simuler l'évolution de la température de l'air dans le tunnel en considérant le transfert de chaleur avec la roche, où le logiciel calcule la conduction de la température sur une épaisseur de plusieurs mètres.

Développement et collaboration

TNT a été développé à partir de 1994, d'abord par le Département d'Ingénierie Aérospatiale du Politecnico di Milano et ensuite par GESTE Engineering. Cette collaboration a permis de tester, de valider et de "industrialiser" le code de calcul.

Validation

TNT a été validé avec plusieurs données expérimentales et notamment avec les résultats du programme de recherche européen Transaero (BRITE/EURAM project TRANSAERO – A European initiative on transient aerodynamics for railway system optimisation, Springer, 2002).