Etude numérique de la convection thermocapillaire dans un bain fondu créé par laser

par François-Dominique Cipriani

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Daniel Dufresne.


  • Résumé

    Une etude numerique de la convection thermocapillaire dans des bains fondus est developpee. Les equations gouvernant les ecoulements et les transferts thermiques sont explicitees dans le cadre de milieux comportant plusieurs phases et composes de plusieurs constituants. Une methode numerique aux differences finies est developpee pour la resolution des equations de navier-stokes en formulation rotationnel-fonction de courant et l'equation de conservation de l'energie. Un schema centre dans l'espace et un schema implicite aux directions alternees dans le temps sont utilises pour la discretisation. Une methode de differentiation compacte est utilisee pour la resolution de l'equation de definition du rotationnel. Dans le cas d'une interface liquide/solide supposee rectangulaire et une surface libre plane, et soumise a une distribution sinusoidale de temperature, on s'est attache a identifier les regimes inertiel et diffusif avec une particuliere attention pour leur transition. On a ensuite suppose que la surface libre pouvait se deformer et on s'est interesse a la description de cette deformation en fonction du nombre de capillarite. Dans le cas d'une application a une fusion superficielle par laser, une methode enthalpique a grille fixe nous a permis de decrire la position de l'interface liquide/solide, la forme du bain fondu et les effets thermocapillaires, en faisant varier les caracteristiques du laser, la vitesse de balayage, l'intensite et le rayon. Enfin, pour differents metaux, l'etude a porte sur la description des effets de la convection thermocapillaire et de la composition du materiau en surface sur le developpement de la zone affectee par le passage du rayon laser

  • Titre traduit

    Numerical study of thermocapillary convection in molten pool induced by laser


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