L’étude de l’impact d’une particule liquide trouve son intérêt dans de nombreuses applications : par exemple, dans l’aéronautique, l’industrie d’automobile, le génie chimique, le génie métallurgique etc. L’étude, réalisée dans le cadre de la thèse de doctorat soutenue par Zhigang Feng à l’Université de Technologie Belfort-Montbéliard, s’intéresse à la modélisation numérique de l’impact d’une particule fondue dans le cadre de la projection thermique à la torche à plasma s’écrasant sur des surfaces solides et sèches. Cette modélisation comporte de nombreuses difficultés. La première est relative à la simulation d’une surface libre (particule/gaz) en hydrodynamique rapide. La seconde concerne la conduction de chaleur très forte associée au problème de l’écrasement. La dernière difficulté concerne le processus de solidification qui fait apparaître une deuxième frontière libre (fluide/solide) avec une restitution de chaleur latente localisée.
• L’objectif de ce travail de recherche est de construire un modèle d’éléments finis en utilisant la méthode Lagrangienne pour simuler le procédé de l’impact d’une particule fondue sur des surfaces (lisses ou rugueuses) de substrats. Pour traiter correctement les grandes déformations dans le processus de l’impact, une technique de remaillage automatique durant le calcul a été proposée.
• L’étude a impliqué le développement des méthodes et des algorithmes de modélisation dans les domaines de la mécanique des fluides, du problème de la surface libre et de la thermique transitoire. Le modèle construit permet d’obtenir les informations concernant le champ de vitesses, le champ de pressions, l’avancement de la surface libre et l’évolution de la température dans la particule et dans le substrat. Il rend aussi possible l’étude de l’influence des propriétés physiques des matériaux, de la vitesse de l’impact et de la rugosité du substrat sur le procédé de l’écrasement.
• Les programmes de calcul informatiques ont été développés en langage C++ en utilisant les techniques de programmation orientée objets. Par ailleurs, afin de visualiser les résultats numériques, un post-processeur a été développé avec le support graphique OpenGL sur PC (Windows NT) et sur station SGI (UNIX).
L’étude de l’impact d’une particule liquide trouve son intérêt dans de nombreuses applications : par exemple, dans l’aéronautique, l’industrie d’automobile, le génie chimique, le génie métallurgique etc. L’étude, réalisée dans le cadre de la thèse de doctorat soutenue par Zhigang Feng à l’Université de Technologie Belfort-Montbéliard, s’intéresse à la modélisation numérique de l’impact d’une particule fondue dans le cadre de la projection thermique à la torche à plasma s’écrasant sur des surfaces solides et sèches. Cette modélisation comporte de nombreuses difficultés. La première est relative à la simulation d’une surface libre (particule/gaz) en hydrodynamique rapide. La seconde concerne la conduction de chaleur très forte associée au problème de l’écrasement. La dernière difficulté concerne le processus de solidification qui fait apparaître une deuxième frontière libre (fluide/solide) avec une restitution de chaleur latente localisée. Zhigang Feng – Matthieu Domaszewski Modélisation en mécanique des structures
Département Génie Mécanique
Université de Technologie Belfort-Montbéliard tél. : 03 84 58 30 08 fax : 03 84 58 31 41
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