Thermcapillary convection has been known as the dominant force in the flow and heat transfer during metals processings such as welding, drilling, cutting, and crystial growth, etc. Convection in the molten metal is typically vigorous and significant to the results of the process, in that it affects the size and shape of the pool, heat transfer, mixing of solutes, and ultimately microstructure of the finished product. In a melting or solidification process, thermocapillary effects may induce variations in local heat transfer, melting or solidification rates at the solid-liquid interface. thermocapillary flow originates at the hot wall and forms a surface layer along the free surface. The surface layer is driven by the thermocapillary force balanced by viscous stress. This region is followed by a region where the thermocapillary driving force has diminished due to a reduced temperature gradient. steady-state convection induced by thermocapillary and buoyant forces near a corner region of an enclosure having an inclined wall is numerically studied.Introducing an immobilizationt transformation, the shapes of the free surface subject to an incident flux are predicted by simultaneously solving mass, momentum and energy equations in the liquid and energy equation in the surrounding solid. The results provide a deep insight into local heat transfer, melting ¡Nsolidification rates at the solid-liquid interface and defects such as rippling, undercutting, humping, porosity, segregation, etc.

Les mécanismes dynamiques et de transport mis en jeu dans le plasma d'arc et le bain de fusion d'une opération de soudage à l'arc sont nombreux et fortement couplés. Ils produisent un milieu dont les grandeurs présentent des variations temporelles rapides et des gradients très marqués qui rendent toute analyse expérimentale complexe dans cet environnement fortement perturbé. Dans ce travail, on s'intéresse aux procédés TIG et MIG. Une plateforme expérimentale a été développée pour permettre la mesure synchronisée de différentes grandeurs physiques associées au soudage (paramètres procédé, températures, efforts de bridages, transferts métalliques, etc.). Des librairies numériques dédiées aux études appliquées au soudage à l'arc sont également développées. Elles permettent le traitement de flux important de données (signaux, images) de manière systématique et globalisée. L'intérêt de cette approche pour l'enrichissement de la simulation numérique et le contrôle des procédés à l'arc est illustré dans différentes situations. Enfin, cette approche expérimentale est utilisée, dans le cadre de l'application choisie, pour obtenir des mesures suffisamment riches pour décrire le comportement dynamique du bain de fusion en P-GMAW. Une analyse dimensionnelle de ces mesures expérimentales permet d'identifier les mécanismes prépondérants qui interviennent et de déterminer expérimentalement les temps caractéristiques associés. Ce type d'approche permet notamment de mieux décrire le comportement d'une macro-goutte de métal fondu ou les phénomènes intervenant dans les problèmes de humping. / The dynamic and transport mechanisms involved in the arc plasma and the weld pool of arc welding operationsare numerous and strongly coupled. They produce a medium whose magnitudes exhibit rapid time variations and gradients very marked which make any experimental analysis complex in this disrupted environment. In this work, we study the TIG and MIG processes. An experimental platform was developed to allow synchronized measurement of various physical quantities associated with welding (process parameters, temperatures, clamping forces, metal transfer, etc.). Numerical libraries dedicated to applied studies in arc welding are developed. They allow to treat large flow of data (signals, images) in a systematic and global method. The advantages of this approach for the enrichment of numerical simulation and arc process control are shown in different situations. Finally, this experimental approach is used in the context of the chosen application, to obtain rich measurements to describe the dynamic behavior of the weld pool in P-GMAW. Dimensional analysis of these experimental measurements allows to identify the predominant mechanisms involved and determine experimentally the characteristic times associated. This type of approach includes better describe for the behavior of a macro-drop of molten metal or the phenomena occurring in the humping instabilities.

Les mécanismes dynamiques et de transport mis en jeu dans le plasma d'arc et le bain de fusion d'une opération de soudage à l'arc sont nombreux et fortement couplés. Ils produisent un milieu dont les grandeurs présentent des variations temporelles rapides et des gradients très marqués qui rendent toute analyse expérimentale complexe dans cet environnement fortement perturbé. Dans ce travail, on s'intéresse aux procédés TIG et MIG. Une plateforme expérimentale a été développée pour permettre la mesure synchronisée de différentes grandeurs physiques associées au soudage (paramètres procédé, températures, efforts de bridages, transferts métalliques, etc.). Des librairies numériques dédiées aux études appliquées au soudage à l'arc sont également développées. Elles permettent le traitement de flux important de données (signaux, images) de manière systématique et globalisée. L'intérêt de cette approche pour l'enrichissement de la simulation numérique et le contrôle des procédés à l'arc est illustré dans différentes situations. Enfin, cette approche expérimentale est utilisée, dans le cadre de l'application choisie, pour obtenir des mesures suffisamment riches pour décrire le comportement dynamique du bain de fusion en P-GMAW. Une analyse dimensionnelle de ces mesures expérimentales permet d'identifier les mécanismes prépondérants qui interviennent et de déterminer expérimentalement les temps caractéristiques associés. Ce type d'approche permet notamment de mieux décrire le comportement d'une macro-goutte de métal fondu ou les phénomènes intervenant dans les problèmes de humping.