Modélisation et simulation numérique d'un procédé de fabrication des mousses d'aluminium et des matériaux MPPC

Abstract

Cette étude est consacrée à la modélisation et à la simulation d un procédée d élaboration de la mousse d aluminium et du métal poreux polymère composite (MPPC). La méthode numérique proposée consiste à utiliser un système des modèles numériques appliqués dans la hydromécanique et le transfert thermique de l écoulement de l aluminium fondu. L objet de ce travail est de contrôler les paramètres d élaboration, ainsi de prévoir le défaut dans les mousses métalliques. Après avoir étudié la bibliographie dans ce domaine, le deuxième chapitre de la thèse présente le procédé expérimental d élaboration des mousses d aluminium et de MPPC. Le troisième chapitre concerne la modélisation numérique en 2D macroscopique par un régime dynamique en appliquant un système des modèles numériques. Avec les équations des conservations, l écoulement d infiltration d aluminium fondu est modélisé par un modèle des milieux poreux ; le modèle multiphasique est utilisé pour suivre le mouvement de l interface entre l aluminium liquide et l air. De plus, le modèle de rayonnement thermique et de convection naturelle sont établis pour déterminer la température ; le modèle de solidification permet de prédire la durée de refroidissement. Ensuit dans le quatrième chapitre, l écoulement et la solidification microscopique sont modélisés en utilisant le modèle sphérique en régime dynamique. Enfin, dans la dernière partie, le modèle de tetrakaidecahedron est utilisé en 3D afin d observer le trajet et la vitesse de l écoulement d aluminium liquideThis study is dedicated to the modeling and numerical simulation of a manufacture process of aluminum foam and porous metal polymer composite (MPPC). The proposed numerical method consists in using a system of the numeric models which apply in the hydromechanics and the thermal transfer of the flow of the molten aluminum. The object of this work is control of the parameters of manufacture, as well as to predict the defect in the material. After having studied the bibliography in this field, the second chapter of this thesis presents the experimental process of manufacture of the aluminum foam and MPPC with the method of infiltration at negative pressure. The third chapter concerns the 2D macroscopic modeling in dynamic manner. It applies a system of the numeric models. In order to modeling the infiltrative flow of molten aluminum, the conservation equations (of mass, of momentum and of energy) is applied by the model of the porous media; the multiphase model is used to follow the movement of the interface between the liquid aluminum and the air. Furthermore, the model of thermal radiation and the model of natural convection are built to determine the temperature; the model of solidification allows predicting the duration of cooling. Followed in the fourth chapter, the microscopic flow and solidification of molten aluminum are dynamically modeled by using the spherical model. Finally, in the last part, the 3D model of tetrakaidecahedron is used to observe the path and the speed of the flow of liquid aluminumTROYES-SCD-UTT (103872102) / SudocSudocFranceF