Simulation de la coulée d'un alliage métallique dans son panier
Exemple d’application de modélisation CFD pour la métallurgie
Le panier est une partie importante dans la plupart des procédés d’élaboration de lingots en métallurgie. Il permet de faire la liaison entre le creuset dans lequel l’alliage est mis en fusion et à bonne température, et la lingotière dans laquelle il va se solidifier. Outre son rôle de régulateur de débit, il peut également permettre d’éliminer les inclusions indésirables par divers processus, dont la flottation. Dans un environnement où les mesures expérimentales sont parfois délicates (hautes températures, etc.), simuler le comportement de l’alliage liquide par modélisation CFD peut ainsi permettre de comprendre l’écoulement, et d’optimiser les designs et les paramètres procédé.
Évaluation de la flottation des inclusions et du risque de solidification dans un panier de coulée
Contexte et problématiques
- Modélisation CFD en métallurgie et coulée d’alliage;
- Nécessité de comprendre les structures et la nature de l’écoulement;
- Besoin d’évaluer la capacité de rétention de particules, ainsi que de contrôler un risque de solidification;
- Objectif d’optimisation de design et de valeurs procédé;
- Modélisation multiphysique et couplage multi-modèles;
- Notions physiques clés : écoulement à interface libre, transfert thermique conjugué, écoulement triphasique liquide-particules-gaz, solidification.
Contributions au projet
- Développement et validation de modèles personnalisés (nouveau solveur, nouvelles librairies);
- Mise au point de simulations complexes, avec temps de calcul raisonnable;
- Réalisation des maillages et simulations. Analyse fine du comportement de l’alliage concernant les diverses problématiques à traiter, et étude de l’impact de différents paramètres;
- Contribution à l’optimisation du design.
Environnement technique
- Linux, cluster de calcul personnel;
- Cluster HPC en partenariat (processeurs EPYC);
- Programmation en C/C++, scripts d’analyse en Python;
- Maillage et CFD dans un environnement OpenFOAM personnalisé, avec solveur et librairies spécifiques.
