Simulation à l'échelle microscopique et analyse macroscopique de l'imprégnation d'un matériau composite par un fluide chargé en particules
par Kevin Dugois
Thèse de doctorat en Mécanique
La soutenance a eu lieu le 13-02-2017
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Sous la direction de Stéphane Vincent, Didier Lasseux et de Éric Arquis.
Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) , en partenariat avec Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux (laboratoire) et de TrEFlE : Fluides et Transferts (equipe de recherche) depuis le 18-11-2013 .
- Écoulement chargé
- Milieu Poreux
- Matériau Composite
- Rhéologie non newtonienne
- Simulation numérique
- Méthode aux volumes finies
mots clés
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Résumé
Dans le but d'améliorer le comportement thermo-mécanique et le poids d'un composant présent dans les moteurs d'avion développés par SAFRAN, il est nécessaire de mettre au point un nouveau matériau composite. Le procédé de fabrication de ce matériau est complexe et requiert une densification par voie liquide divisée en deux étapes. Cette thèse s'intéresse à la modélisation numérique de la première étape appelée Slurry Cast/APS. Celle-ci consiste en l'injection et le confinement, dans la préforme fibreuse, de particules préalablement mises en suspension. Pour cela, nous avons développé à l'échelle des fibres, un modèle qui utilise les équations de Navier-Stokes incompressibles et monophasiques, l'équation de Phillips et une loi rhéologique (KRIEGER). Après validation des résultats numériques par comparaison avec des résultats expérimentaux [Hampton,1997] et théoriques [Belfort,1994], le modèle est utilisé pour simuler l'écoulement autour de géométries de tissage proches du matériau étudié.
- Suspension flow
- Porous Media
- Composite material
- Non-Newtonian rheology
- Numerical Simulation
- Finite volume method
mots clés
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Titre traduit
Microscopic simulation and macroscopic analysis of impregnation process of composit matetial by a concentrated suspension
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Résumé
In order to improve thermo-mechanical behavior and weight of a component in SAFRAN engines plane, a new composite material is necessary. The manufacturing process to obtain this composite is intricate and requires a two steps fluid densification process. This thesis focuses on numérical simulation of the first one called Slurry Cats/APS. In this step, suspended particles are introducted and captured in the reinforcement. For that purpose, we carry out a model at fiber scale, using Navier-Stokes equations in incompressible and monophasic formulation, Phillips equations and a rheological law [Krieger,1972]. After validation step, that consits in a comparison of computational results with experiments [Hampton,1997] and theorical law [Belfort,1994], this model has been used to simulate flow around geometries similar to those encountered in our composite material.
