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Category: Thesis defense and HDR

Jeudi 11 juillet 2019 : Soutenance de thèse de Matthieu GISSELBRECHT : Simulation des interactions hydrodynamiques entre inclusions dans un métal liquide : établissement de noyaux d'agrégation dans les conditions représentatives du procédé de flottation

Matthieu GISSELBRECHT Doctorant au sein de l'équipe "Procédés d'élaboration" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

"Simulation des interactions hydrodynamiques entre inclusions dans un métal liquide : établissement de noyaux d'agrégation dans les conditions représentatives du procédé de flottation"

 

Date et lieu :
Jeudi 11 Juillet 2019 à 9h30
Campus Artem, Nancy
Amphithéâtre A

 

Composition du jury :

Directeur de thèse :

- Jean-Pierre BELLOT
Professeur, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Co-directeur de thèse :

- Jean-Sébastien KROLL-RABOTIN
Maître de Conférences, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Rapporteurs :

- Pascal GARDIN
Docteur ingénieur-chercheur, ArcelorMittal, Maizières-lès-Metz

- Christine FRANCES
Professeure, LGC, Université de Toulouse

Examinateurs :

- Micheline ABBAS

Maître de Conférences, LGC, Université de Toulouse

- Denis MANGIN
 Professeur, LAGEP, Université Lyon 1

- Nicolas RIMBERT
Professeur, ENSEM, Université de Lorraine

Invité :

- Jochen FRÖHLICH
Professeur, ISM, TU Dresden (Allemagne)

 


Résumé :
La propreté inclusionnaire reste un enjeu majeur en élaboration des métaux par voie liquide. La flottation, principal procédé retenu en métallurgie secondaire pour éliminer les particules d'inclusions, consiste à injecter des bulles de gaz au sein du réacteur. Lors de leur ascension, les bulles vont capter les plus grosses inclusions et favoriser la collision et l'agrégation des particules.

Dans le but de quantifier les phénomènes influents à l'échelle des inclusions sur la dynamique d'agrégation entre deux inclusions à proximité des bulles, un modèle numérique 3D a été développé. L'écoulement local est modélisé par un cisaillement plan permanent et résolu par une méthode de Boltzmann sur réseau. Le couplage entre les particules et le fluide a été assuré par une méthode de frontière immergée permettant de calculer la perturbation hydrodynamique engendrée par la présence des particules et de mettre à jour les interactions entre particules pour leur suivi lagrangien.

Les simulations numériques réalisées ont mis en évidence que les effets hydrodynamiques ont une influence non négligeable sur le comportement des inclusions. Des sections efficaces de collision ont pu être extraites, à partir desquelles ont été calculés des noyaux d'agrégation, données macroscopiques rendant compte des effets à petite échelle.

Une première application de ce travail a été menée avec le calcul des fréquences d'agrégation d’un train de bulle dans un réacteur canal à partir de résultats de simulations DNS. Les noyaux d'agrégation ont également été exploités en vue de déterminer, à partir de résultats RANS de l’hydrodynamique d’une poche d’acier, l'évolution de la concentration d'inclusions par un bilan de population global.

Mots-clés : propreté inclusionnaire, flottation, agrégation, méthode de Boltzmann sur réseau, méthode de frontière immergée, interactions hydrodynamiques, section de collision, noyaux d'agrégation