Résumé : La mesure des profils transitoires et de la vitesse de solidification sont deux données importantes pour le contrôle de procédés industriels impliquant un changement de phase. Dans le cas de l’électrolyse de l’aluminium, ce processus de solidification assure la protection du système et influe sur la performance énergétique du procédé de fabrication. Malheureusement, ces données se révèlent, dans la plupart des cas, difficilement accessibles. Ce travail de thèse porte sur le développement de nouveaux outils permettant l’étude et la caractérisation de la solidification de matériaux à changement de phase et à haute température. L’objectif est de développer un système de mesure du front de solidification de matériaux à changement de phase non destructif et ne perturbant pas le milieu de mesure, tout en assurant une précision et une réponse suffisamment rapide pour exploiter de nouvelles stratégies de contrôle dans les cuves d’électrolyse. Ce travail couple une étude expérimentale fondamentale de la solidification de la cryolithe avec une modélisation numérique de phénomène de changement de phase solide-liquide dans des conditions proches du fonctionnement de cuves d’électrolyse. // Abstract : Measurement of transient solidification fronts and of solidification rate are two important
data for controlling industrial processes involving a solid-liquid phase change. In the case
of aluminium electrolysis, this solidification process protects the system and affects the
energy performance of the manufacturing process. Unfortunately, these data are not easy
to obtain in most cases. This thesis focuses on the development of new tools for the study
and on the solidification characterization of phase change materials at high temperature.
The goal is to develop a nondestructive solidification front measurement system for phase
change materials without disturbing the measurement medium, while ensuring accuracy
and a fast enough response time to exploit new control strategies in electrolysis cells.
This work couples a fundamental experimental study of the cryolite solidification with
numerical modeling of solid-liquid phase change phenomenon under conditions close to
those during normal operation of electrolytic cells
