Th. 3e cycle--Électronique, électrotech., autom.--Toulouse 3, 1980. N°: 2367.

ELABORATION DU MODELE MATHEMATIQUE. RESOLUTION NUMERIQUE ET IDENTIFICATION DES PARAMETRES. TRANSFORMATION DU MODELE: LINEARISATION, APPROXIMATION, REDUCTION. COMMANDE SOUS-OPTIMALE DU FOUR, SIMULATION

Memoire (M.Sc.A.)--Universite du Quebec a Chicoutimi. 1987. / Bibliogr.: ff. 161-175. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Sc.A.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1988. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Memoire (M.Sc.A.) --Universite du Quebec a Chicoutimi, 1988. / En tete du titre : Memoire presente a l'Universite du Quebec a Chicoutimi comme exigence partielle de la maitrise en ressources et systemes. CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Eng.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1993. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Eng.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1996. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

La proportion d'acier produit par des fours à arc électrique ne cesse de croître, atteignant actuellement environ 50 % de la production d'acier dans le monde. Il est donc important d'assurer de bons rendements de production par soucis d'économies mais aussi pour préserver notre environnement. Les progrès entrepris dans le domaine du calcul numérique fournissent des alternatives intéressantes pour répondre à ces préoccupations. La présente étude met en place un modèle simplifié de four à arc électrique, dans lequel nous prenons uniquement en compte dans le système la scorie baignant dans le four. Nous mettons en œuvre un modèle numérique permettant d'étudier l'influence des paramètres géométriques sur la performance du four. Dans le présent mémoire, nous nous intéressons, d'une part, aux effets du rapport de la hauteur sur la largeur du four H/L sur la proportion de bain en fusion et sur l'épaisseur des bancs solides aux parois, et d'autre part, aux effets du rapport de forme de la zone d'apport et de la quantité de chaleur apportée. L'enjeu est alors de maximiser la fraction liquide moyenne atteinte en régime permanent tout en gardant une épaisseur de couche solide suffisante aux parois, cela dans le but d'éviter la détérioration prématurée du four. Cette étude sera enfin l'occasion de poser les bases d'un modèle de changement de phase simplifié, où l'on ne se soucierait plus des variables de vitesse et de pression, mais seulement de la température, ce qui aurait pour principal intérêt la diminution des temps de calculs tout en reproduisant le plus fidèlement possible les résultats escomptés.

La combustion sans flamme est un mode de combustion innovant dans le domaine des économies d'énergie et de la réduction des émissions polluantes, qui reste toutefois encore peu étudié. L'objectif de cette étude est de caractériser ces mécanismes par une étude expérimentale. La première étape de cette étude a été réalisée sur une installation d'essais semi-industrielle. Différents moyens de mesure dans la flamme ont été utilisés pour caractériser le mode d'accrochage de la flamme, la structure des zones de réactives, les recirculations des produits de combustion et leur impact sur la combustion et les émissions polluantes. Parallèlement, une installation d'essais de laboratoire à été mise en place. La caractéristique essentielle de cette installation est la possibilité de changer une des dimensions de la chambre tout en gardant identiques les conditions opératoires. Différents paramètres (puissance, température de l'air, température des parois, taux d'aération, confinement de la flamme) sont modifiés afin de caractériser leur impact sur le régime de combustion sans flamme. <br />Les résultats montrent que la flamme peut être divisée en deux zones. Alors que la réaction principale se situe où le jet d'air et de gaz naturel se rejoignent, une première zone réactive est aussi observée dans la zone de recirculation interne, assurant la stabilisation de la flamme. La recirculation des produits de combustion est mise en évidence et quantifiée à partir des résultats des mesures dans la flamme. Entraînées par l'écoulement principal, ces recirculations induisent une importante dilution dans les zones réactives, où la concentration en CO et la température restent à de faibles niveaux. Les oxydes d'azote sont principalement produits par voie thermique, mais restent très faibles. Par ailleurs, un mécanisme de réduction dans la flamme des oxyde d'azote présents dans les recirculations peut être observé. L'étude paramétrique montre que si la puissance n'a pas d'influence sur le régime de combustion, la combustion sans flamme est possible avec de l'air non préchauffé. Par ailleurs, une augmentation du taux d'aération réduit la dilution de la zone réactive par les inertes. Pour de fortes augmentations du taux d'aération, on peut observer l'apparition d'une troisième zone de réaction à l'extérieur des jets de gaz naturel ; on quitte alors le régime de combustion sans flamme

La connaissance du comportement thermique des fours et des pièces est un problème difficile et cependant essentiel dans les thématiques de recherche industrielles actuelles. L'industrie cherche à se doter de moyens numériques de plus en plus efficaces tout en réduisant sans cesse le temps de calcul afin de modéliser des pièces et des assemblages de plus en plus réalistes. Les cinétiques de chauffe ainsi que la distribution de la température dans l'enceinte et dans les pièces traitées doivent également être maîtrisées, afin d'améliorer la qualité des produits chauffées en terme de résistance et dureté. Le travail présenté dans cette thèse porte donc sur le développement de méthodes de résolution numérique pour la simulation du transfert thermique. Ces méthodes permettent le calcul couplé de la température des pièces avec l'environnement du four afin d'optimiser la géométrie de ces pièces, leur position dans le four mais également les conditions initiales de chauffe. Le calcul de dynamique des fluides (CFD) peut être considéré comme un puissant outil technique de prédiction de l'écoulement des fluides et du transfert thermique dans des cas industriels réalistes. La première partie de la thèse porte sur l'étude de schémas numériques avancés relatifs aux méthodes éléments finis stabilisés. Ces méthodes de calculs efficaces ont étaient utilisées pour simuler des écoulements instationnaires et des transferts thermiques conjugués. Par la suite, deux modèles de turbulence (modèle k-epsilon et modèle Large Eddy Simulation) sont introduits et utilisés pour prendre en compte les écoulements complexes et turbulents dans l'enceinte du four. Le transfert radiatif est assuré par la résolution du modèle P1 tout en calculant un terme source volumique qui sera intégré dans l'équation de la chaleur. La deuxième partie de cette thèse se consacre à la mise en place d'une méthodologie de discrétisation robuste qui permet aux utilisateurs de générer de façon entièrement automatique un seul maillage. Ce maillage contient à la fois des domaines axés sur la résolution d'un problème fluide (air, eau, ...) mais également solides spécifiques aux structures, et ce quel que soit le niveau de détail et donc de complexité du cas étudié. Cette approche, connue sous le nom d' « immersion de volume », garantit un maillage anisotrope précis aux interfaces fluide-solide afin de capturer plus précisément les gradients thermiques et la forte discontinuité des propriétés physiques. Cette méthode offre donc une grande flexibilité dans la mise en données du problème mixte fluide-structure et aussi dans la prise en compte de plusieurs géométries (four, pièces, supports) et elle est également bien adaptée aux solveurs thermomécaniques développés.