Contribution a l'etude des conditions thermiques de contact entre un metal et une paroi refroidie au cours d'une fusion

par FRANCK GABRIEL

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J.-P. BARDON.

Soutenue en 1996

à Nantes .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette these se place dans le cadre general de l'etude du transfert de chaleur entre milieux accoles. Le travail presente se divise en deux parties. La premiere partie est experimentale. Elle presente une analyse des conditions thermiques de contact au cours de la fusion d'etain sur differentes parois refroidies, pour differentes situations de chauffe et de debit de refroidissement. Deux dispositifs sont etudies. Le premier dispositif possede un creuset dont la paroi est recouverte d'un substrat de nickel poli. Ce substrat est instrumente avec des thermocouples semi intrinseques ce qui permet de mieux etudier la repartition de la rtc sur la paroi. Le second possede un creuset en cuivre dont on a fait varier la rugosite et il dispose d'un systeme de chauffe plus puissant. Les resultats obtenus par le premier dispositif revelent que la rtc n'est pas constante au cours du temps ni uniformement distribuee. L'augmentation de la puissance de chauffe conduit cependant a une uniformisation relative de l'evacuation de la chaleur. Les essais effectues sur le second dispositif revelent la presence d'oscillations de temperature importantes que l'on attribue a des instabilites des conditions thermiques de contact. Le flambage de la croute d'etain pourrait etre responsable de ce comportement thermique. Une forte puissance dissipee et une plus grande conductivite du creuset favoriserait son apparition. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons mene une reflexion sur la caracterisation de la surface de contact entre deux milieux accoles lorsque les problemes thermique et mecanique sont fortement couples. Ce couplage ainsi que les fortes non linearites, aussi bien de comportement de materiaux que due au changement de phase, imposent l'utilisation d'une methode numerique. Nous avons montre dans un premier temps qu'il etait possible de realiser cette modelisation en utilisant le code aux elements finis du c. E. A castem 2000. Toutefois, dans l'etat du code au moment de ce travail, des developpements d'operateurs sont necessaires pour mener a bien une modelisation du couplage sur une cellule elementaire de geometrie cylindrique. Cette difficulte est contournee en s'interrogeant sur la signification et la modelisation de la durete vis-a-vis de la modelisation d'un contact. Ces analyses ont permis de montrer que l'on pouvait au niveau d'un micro-contact representatif, en premiere approche, utiliser une symetrie spherique. Cette approche substitue la modelisation de l'evolution du contact par la modelisation de l'expansion d'une cavite spherique dont le rayon interieur s'identifie au rayon de contact. Cette expansion definit un autre comportement qui pourrait etre responsable des variations des conditions de contact

  • Titre traduit

    Contribution to the investigation of the thermal contact conditions between a metal and a cooled wall during melting


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Informations

  • Détails : 203 P.
  • Annexes : 99 REF.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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