Modélisation de l'action d'un champ électromagnétique variable sur un métal liquide disposé en nappe peu épaisse

par Melika Hinaje

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Gérard Vinsard.

Soutenue en 2005

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    L'action d'un champ magnétique variable sur une couche mince de métal liquide est étudiée d'un point de vue expérimental et théorique. Dans le chapitre I, le dispositif expérimental est décrit. Une étude expérimentale est ensuite menée où l'on souligne la différence de comportement entre une nappe épaisse de métal liquide et une nappe mince. En effet, si le dispositif est axisymétrique en l'absence de champ magnétique, cette symétrie est conservée dans le cas d'une nappe épaisse, lorsque l'on applique un champ magnétique. En revanche, la symétrie est rompue dans le cas d'une nappe mince de métal liquide. A champ inducteur donné, les formes que prend la nappe aussi bien dans le cas d'une nappe mince que d'une nappe épaisse sont des états d'équilibres stables. L'objectif principal de cette thèse est d'expliquer les équilibres stables de la nappe mince en se basant sur une méthode de minimum d'énergie. Une première approche de ce phénomène consiste à établir un modèle électrique équivalent simple à étudier. Les résultats obtenus par ce modèle ont permis de dégrossir le problème, et ainsi, entamer l'élaboration d'un modèle magnétique plus approfondi. Le chapitre II présente la formulation magnétique du problème ainsi que le bilan énergétique qui en découle. Le chapitre III traite des méthodes de calcul choisies pour la résolution de notre modèle et pour la validation d'hypothèse. Deux méthodes de résolution numérique y sont écrites, l'une est la méthode des éléments finis et l'autre la méthode des intégrales de frontières. Le dernier chapitre présente les résultats obtenus par la résolution du modèle magnétique, ces résultats de simulation sont ensuite comparés aux résultats expérimentaux.

  • Titre traduit

    Modeling of the action of an alternating electromagnetic field on a thin liquid metal layer


  • Résumé

    The action of an AC magnetic field on a thin liquid metal layer is studied in an experimental and theoretical way. In the first chapter, the experimental bench is described. An experimental study is then undertaken where the difference in behavior between a thick and a thin liquid metal layer is underlined. Indeed, if the inductor and the liquid metal layer unit is axisymetric in absence of a magnetic field, this axisymetric remains when an AC magnetic field is applied. On the other hand, the axisymmetry is broken (aperture of the circular liquid metal) when the liquid metal is thin. At a given magnetic field, the shapes of the liquid metal layer are frozen states for the both thickness of layers. The main aim of this work is to explain those frozen states of the liquid metal layer by relying on a minimum energy method. The first approach of the phenomenon consists in establishing an equivalent electric model which is simple to study. The obtained results allow us to streamline the problem and thus that way to begin to think over an electromagnetic model. The second chapter deals with the electromagnetic model and with the computation of the magnetic energy. The third chapter of this thesis describes the used calculus method for the resolution of our electromagnetic model. Two numerical methods are presented, one is the finite elements method and the other one is the boundary elements method. The last chapter presents the obtained numerical results which are compared to the experimental results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (126 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 123-126

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  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 HINAJE M.
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