Mots-clés

Fonderie, induction, thermique, mécanique des fluides, brassage électromagnétique, turbulence, nombres sans dimension
 

Contexte / Objectif

Afin de garantir une homogénéité satisfaisante de la charge fondue ainsi qu’une augmentation de la durée de vie des creusets de four, le phénomène de brassage électromagnétique est exploité dans le procédé de fonderie par induction. En effet, lorsqu’un fluide conducteur est soumis à un champ électromagnétique, un effort composé d’une partie répulsive (pression magnétique) et une partie rotationnelle (brassage) est engendré. Ce dernier génère une mise en mouvement de la charge fondue qu’il est important de pouvoir maîtriser pour optimiser le processus de fusion et garantir une « santé-matière » satisfaisante lors de la solidification. 

SIMTEC intervient dans la modélisation de ce problème fortement couplé pour déterminer le champ de vitesse résultant au sein de la charge fondue.

 

Réalisations de SIMTEC / Résultats

Compte tenu de la complexité du problème et de son aspect fortement couplé, plusieurs étapes sont nécessaires pour résoudre le problème et valider pas à pas le modèle :

• Validation des propriétés matériaux constituant le four sur un modèle simplifié ne prenant pas en compte l’hydraulique
• Etude des nombres sans dimension pour simplifier le problème et sa résolution (nombre de Reynolds, nombre de Reynolds magnétique, Prandtl etc.)
• Résolution du problème hydraulique seul avec prise en compte ou non de la turbulence
• Résolution du problème couplé et analyse des phénomènes
   

Le champ de vitesse résultant du brassage électromagnétique est représenté ici sur une géométrie simplifiée pour ce cas d’étude, par souci de confidentialité. Les effets turbulents peuvent jouer un rôle important sur le comportement du métal fondu et sont pris en compte via différentes approches dans le logiciel COMSOL Multiphysics®.