Modélisation numérique thermo-hydrodynamique et inductive d'une fonte verrière élaborée en creuset froid inductif

Thermo-hydrodynamic and inductive numerical simulation of nuclear glass melt in a cold crucible

• Auteur / Autrice : Emilien Sauvage
• Direction : Yves Fautrelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, procédés
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Modélisation numérique 3D

Fonte verrière

Résumé

Le but de ces travaux est la mise en place d'un modèle numérique simulant les phénomènes thermiques, hydrauliques et inductifs du procédé français de vitrification des déchets nucléaires. Du verre est élaboré dans un creuset froid inductif où opèrent un brassage par agitation mécanique et par bullage assurant une bonne homogénéité. La problématique est de nature multiphysique : induction directe, convection forcée et naturelle, écoulement diphasique. Les travaux ont porté d'une part sur le calcul de la répartition de la puissance Joule dans le verre de façon tridimensionnelle et d'autre part sur la prise en compte du brassage par bullage dans la fonte. Un couplage fort, tridimensionnel et itératif a été mis en place entre les logiciels Fluent@ et Flux@ pour modéliser les phénomènes électromagnétiques et thermohydrauliques couplés par les fortes variations des propriétés physiques du verre avec la température.

The main goal of this work is to simulate thermal, hydraulic and inductive phenomena in the French nuc/ear waste vitrification process. Glass is melt in a cold crucible in which mechanical stirrer and air injection assure a good homogeneity of the load. This problem is multiphysical: direct induction in the glass, natural and forced convection, biphasic f/ow. Two research areas are achieved, the first is the calculation of the three-dimensional repartition of the Joule power in the molten glass, and the second is the simulation of the mixing by bubbling in the cast A strong, 3D and iterative coupling between the software FluxR and FluentR has been performed to simulate electromagnetic and thermo-hydraulic phenomena which are coupled due to the strong temperature dependence of the physical properties of the glass.