Dépôt de particules transportées dans un écoulement turbulent : application aux inclusions non-métalliques à proximité de parois et de surfaces libres

Particle deposition in turbulent flow: application to non-metallic inclusions near walls and free surfaces

• Auteur / Autrice : Hamid Bellache
• Direction : Pierre Chapelle, Jean-Sébastien Kroll-rabotin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 08/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR

Mots clés

Mots clés libres

Métal liquide

Propreté inclusionnaire

Transport et dépôt de particules

Surface libre

Modélisation

Liquid metal

Inclusion cleanliness

Transport and deposition of particles

Free surface

Modelling

Résumé

Les populations d'inclusions, conditionnées très tôt dans la filière d'élaboration, sont susceptibles d'impacter drastiquement les performances mécaniques des alliages métalliques, notamment leur tenue en fatigue. Le contrôle des performances de ces matériaux passe donc par une compréhension fine des mécanismes de capture des populations inclusionnaires. Afin de mieux modéliser la capture des inclusions aux parois et à la surface libre des bains de métal liquide dans les simulations de procédés métallurgiques, ce projet se propose de quantifier, à l'aide de simulations numériques mésoscopiques, les flux de dépôt de particules sur ces surfaces en fonction des propriétés des particules (Stokes, Reynolds particulaire) et de l'écoulement (intensité turbulente, taux de cisaillement).

Inclusion populations are conditioned very early in the production process, and are likely to have a drastic impact on the mechanical performance of metallic alloys, particularly their fatigue resistance. Controlling the performance of these materials therefore requires a detailed understanding of the capture mechanisms of inclusion populations. In order to better model the capture of inclusions on the walls and free surface of liquid metal baths in metallurgical process simulations, this project aims to quantify, using mesoscopic numerical simulations, the particle deposition fluxes on these surfaces as a function of the properties of the particles (Stokes, particle Reynolds numbers) and of the flow (turbulent intensity, shear rate).