Modeling of the effect of a thermoelectric magnetic force onto conducting particles immersed in the liquid metal

International audienceSimulation of a thermo-electromagnetic force which acts on a conducting particle immersed into liquid metal is performed using multi-gird multi-physics software AEQUATIO. To verify numerical solutions a model thermoelectric problem is solved using two methods. In the first one a phase function is used to indicate the phase transition whereas in the second the solid particle is described with a real frontier of a simplified shape. Numerical and analytical solutions for a model problem qualitatively agree but strong oscillations are observed in a numerical solution with a phase function. Further AEQUQTIO is applied for calculation of the velocity of a dendrite fragment observed in-situ in experiment of solidification of AlCu alloy. Numerical solution gives a good agreement with the experimental observation

AEQUATIO : un solveur EF multi-équations, multi-maillages

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Toward the numerical simulation of grain structure in photovoltaic silicon ingots.

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Electromagnetic modeling with 3D integral method

International audienceThe present work focus on numerical modeling of electromagnetic phenomenon in the inductive processes. Our objective is to be able to model 3D configurations, taking into account high number of objects, small space between active elements of the installation and multi-scale. To achieve this goal we develop an integral method with parallel computing. The obtained results show the efficiency of this approach

Finite-element method adapted to AC problems

International audienceAn analysis of the use of the Finite-Element Method for modeling high-frequency steady-state AC problems is presented. A specific skin depth automatic mesh generation algorithm in two dimensions (2D) has been developed. For the calculation of global quantities as impedance, three kinds of current equilibration algorithms are presented. Their use on Flux-Expert package is compared on two-dimensional (2-D) axisymmetrical geometry with Integral method results

Résolution des équations thermo-électriques 3D couplées par la méthode des éléments finis. Application à un four polyphasé

The numerical simulation of industrial devices where heat transfer is obtained by electrical conduction, generally leads to the simultaneous resolution of electrical and thermal equations coupled by electrical properties often strongly linked with temperature. After describing physical phenomena equations, a finite element discretization of partial derivative equations is presented. Fifteen different formulations have been generated with the FLUX-EXPERT package allowing the modelization of many industrial systems in 2D, axisymetric or 3D geometries with or without equations coupling. Modelized problems are generally non linear and complicated. Matrices systems are dissymetric and ill-condionned. In order to optimize the resolution a Newton Raphson algorithm is used. Two applications are treated : i) a glass furnace with balanced and unbalanced AC supply ; ii) a traveling fluid heated by electrical conduction with DC supply.La simulation numérique de dispositifs industriels de chauffage par conduction électrique conduit à la résolution simultanée des équations électrique et thermique couplées par les propriétés électriques souvent fortement dépendantes de la température. Après une mise en équation des phénomènes physiques, la discrétisation en éléments finis des équations aux dérivées partielles est présentée. Quinze formulations différentes ont été générées à l'aide du logiciel FLUX-EXPERT, permettant ainsi de modéliser de nombreuse configurations industrielles (2D, axisymétriques et 3D) avec ou sans couplage fort entre les équations. Les problèmes modélisés sont généralement non linéaires et complexes. Ils conduisent à des systèmes mal conditionnés dissymétriques. Afin d'en optimiser la résolution un algorithme de Newton Raphson est utilisé. Deux installations industrielles ont été étudiées : i) un four à verre alimenté en tension polyphasée équilibrée et déséquilibrée ; ii) un dispositif de chauffage de fluide au défilé

MALICE : un logiciel couplant la méthode intégrale et la méthode des éléments finis. Application à la fusion des oxydes en creuset froid

The multimethod Malice package allows to modelize coupled phenomena in the inducion elaboration. It is the result of the couping of 3D electromagnetic package OPHELIE and a generator of partial derivative equations FLUX EXPERT. The electromagnetic model is solved by integral method. It is well adapted to 3D problem, infinite domain of study and fine skin depth which is particularly intersting for the modelling of cold crucible installation. FLUX EXPERT uses finite element method to solve phenomenon equations : thermic and hydrodynamic phenomena are described in its equation base. In the particular application of fusion of oxyde in cold crucible, the results obtained enhance the interest of the package. The physical properties of these materials strongly depend on temperature, thus physical phenomena are coupled. Results calculated without coupling may lead to false exploitation of the process.Le logiciel MALICE modélise les phénomènes physiques couplés dans les installations d'élaboration par induction. Il est le résultat du couplage de deux logiciels : OPHELIE et FLUX-EXPERT. Le phénomène électromagnétique est résolu par la Méthode Intégrale (MI), bien adaptée au problème électromagnétique 3D notamment pour les domaines infinis et les régions où l'épaisseur de peau électromagnétique est faible. Ceci est particulièrement intéressant pour la modélisation du creuset froid. Le logiciel FLUX-EXPERT est basé sur la Méthode des Eléments Finis (MEF) et contient un générateur d'équations incluant la description des phénomènes thermique et hydrodynamique. Les résultats obtenus dans le cadre de la fusion des oxydes en creuset froid mettent en évidence l'intérêt du couplage. Les propriétés physiques des oxydes varient fortement avec la température et l'interaction entre les phénomènes est importante. Les résultats obtenus sans couplage sont erronés et peuvent conduire à un dimensionnement aberrant de l'installation de fusion

FEM modeling by multi meshes and multi equations coupling

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Some steps on the way to numerical simulation of grain structure in photovoltaic Si ingots.

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