Etude numérique des phénomènes thermomécaniques pour la simulation tridimentionnelle du remplissage de moules de fonderie

par Chantal Bahloul

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Michel Bellet.

Soutenue en 2000

à Paris, ENMP .

mots clés

• Couplage
• élément fini
• Mécanique fluide
• Propriété thermomécanique
• Simulation numérique
• Structure 3 dimensions
• Surface libre
• Turbulence
• Moules (travail des métaux) -- Simulation par ordinateur
• Métaux -- Traitement thermomécanique -- Simulation par ordinateur
• Mécanique des fluides
• Éléments finis, Méthode des

Résumé

Ce travail porte sur l'etude des phenomenes thermomecaniques du remplissage de moules de fonderie, en vue de sa simulation numerique tridimensionnelle afin de decrire precisement l'avancee du front de matiere, nous proposons une resolution par elements finis des equations de navier-stokes dans le cadre de formulations lagrangienne reactualisee et arbitrairement eulerienne-lagrangienne. La discretisation spatiale utilise le mini-element tetraedre pl+/p1 et differents schemas d'integration temporelle ont ete etudies. Le caractere turbulent de l'ecoulement est pris en compte par l'introduction du modele statistique k-epsilon standard, entrainant une res0lution des equations d'advection-diffusion couplee avec les equations de navier-stokes. Une implementation des effets de tension de surface a ete proposee. L etude des echanges thermiques entre le metal liquide et le moule conduit a la programmation d'une methode de point fixe iterative pour une approche multi-domaine. Ces developpements ont ete valides sur des configurations academiques et appliques a des exemples de remplissage, montrant leur capacite a rendre compte des phenomenes caracteristiques des ecoulements a surface libre instationnaire

Titre traduit

Numerical study of thermomechanical phenomena for the three-dimentional simulation of the mould filling stage of metal casting processes

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