Génie mécanique
Simulation du Transfert de Chaleur dans un Four Cubilot
Dans ce travail, on présente une étude numérique du transfert de chaleur dans les parois d’un four cubilot. Pour cela un code de calcul ANSYS est utilisé pour effectuer les simulations numériques. Les résultats sont présentés pour plusieurs matériaux constitue les parois du four dans des conditions réelles en faisant tester l’influence des plusieurs paramètres sur le transfert de chaleur tel que le choix du matériau et l’épaisseur de chaque couche. L’analyse des résultats obtenus nous ont permis de voir l’influence des différents paramètres sur la température intérieure du four et de voir la meilleure configuration pour une bonne isolation thermique donc une économie d’énergie Voir les détails
Mots clés : transfert de chaleur, isolation thermique, ANSYS
Etude numérique de l’effet de l’emplacement des brûleurs dans un four de réchauffage
Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude visant l’optimisation des paramètres de fonctionnement des brûleurs industriels à flamme de diffusion. L’exemple développé ici s’intéresse particulièrement à l’étude de l’effet de la position des brûleurs sur les caractéristiques dynamique et thermique de l’écoulement ainsi que leurs impacts sur la stabilité de la flamme et la composition du mélange. L’étude est menée sur deux positions du brûleur industriel à gaz de 250 kilowatt. Les simulations numériques sont effectuées à l’aide du code de calcul FLUENT, en utilisant le modèle de turbulence k-ε standard couplé au modèle de combustion turbulente ED (Eddy Dissipation). Les résultats obtenus pour différents positions des brûleurs montrent que la structure de l’écoulement et la forme de la flamme dans la chambre de combustion dépendent de l’emplacement du brûleur. Voir les détails
Mots clés : Brûleur industriel, Simulation numérique, Modèle κ −ε Standard, Combustion Turbulente.
0ptimisation du taux de cicatrisation en lingotière au cours de la coulée continue d’acier
Pendant la coulée continue d’acier, la phase de solidification en lingotière est très importante, et elle est gouvernée par trois principaux facteurs qui sont le transfert thermique, l’oscillation de la lingotière et sa lubrification. Donc le contrôle de ces paramètres permet de prévenir l’apparition de fissures qui, peuvent engendrées une percée. En effet au cours de son parcourt dans la lingotière qui oscille la croûte solidifiée de l’acier est en compression, ce qui crée un glissement ce temps de glissade (temps de cicatrisation) est estimé en fonction de deux f acteurs qui sont la vitesse de coulée et les oscillations de la lingotière, en l’occurrence la fréquence et l’amplitude. L’intérêt de ce travail est d’optimiser le taux de cicatrisation qui représente le rapport du temps de cicatrisation sur le temps totale du cycle. Au cours de ce temps, la compression de la croûte solidifiée permet de réduire les risques de collage du métal sur la paroi de la lingotière et de refermer les déchirures de la peau solide. À l'aide des plans d’expériences de "Box-behnken" une relation a été établie entre les paramètres suivant : la vitesse de coulée "v", l’amplitude "a" d’oscillation de la lingotière et sa fréquence "n", et le taux de cicatrisation "τ". Au moyen d'un programme sous Matlab, un régime optimal de coulée permettant de prédire un "τ"max , en vue d’éviter une percée pendant le processus de solidification en lingotière. Voir les détails
Mots clés : coulée continue, percée, taux de cicatrisation, optimisation, plans d'expériences
Simulation du transfert de chaleur dans un mur multicouche application à un four cubilot
This work as main objective to make the simulation of heat transfer in a multilayer wall (three layers) applied to a cupola furnace. Numerical simulations are performed using the computer code ANSYS, using the finite element method. The influence of several parameters on the heat transfer as the choice of material and the thickness of the first inner layer was studied. The analysis of the results allowed us to see the influence of various parameters on the temperature inside the oven and see the best configuration for good thermal insulation so energy savings. Voir les détails
Mots clés : Heat transfer, cupola, heat insulation
A numerical study of viscous dissipation effect on non-Newtonian fluid flow inside elliptical duct
Laminar heat transfer inside duct with elliptical cross section, subjected to uniform wall temperature is studied by taking into account the viscous dissipation. The temperatures distributions are evaluated numerically by using a dynamic Alternating Direction Implicit method (dADI). Nusselt number (Nu) is presented graphically for various Brinkman number (Br) and aspect ratio for a non-Newtonian fluid described by the power law model. The results obtained showed a good agreement with those found in the literature for fluid flow in circular cross section ducts and in elliptical cross section without viscous dissipation effects. It is shown that in the fully developed region and for Br ≠ 0, Nusselt number has a fixed asymptotic value independent of Brinkman number (Br). In the thermally developing region, it is observed a single fixed point independent of heating or cooling condition which the numerical value is equal to the asymptotic Nusselt number. Another relevant feature is that in the fully developed region, the Nusselt number increases with the aspect ratio. Voir les détails
Mots clés : Elliptical duct section, Viscous dissipation, Non-Newtonian fluids, Power law model, Laminar forced convection
New Approach to Modeling a planar flexible continuum robot simulating elephant trunk
Research on the modeling of continuum robots is focused on ways to construct the geometric models, while maintaining maximum specificities and mechanical properties of the robot. This paper presents a new approach of geometric modeling of continuum planar multi- sections robots, assuming that each section is curved in a circular arc, while having inextensible central axis of the structure. The direct geometric model is calculated analytically, whereas the extreme points (used in calculating the inverse geometric model) of each section are calculated numerically using a particle swarm optimization (PSO) method. One advantage of this method is to simplify the mathematical calculations and transform the complex problem into a simple numerical function; which allows the knowledge of the form of the central axis of the robot. Simulation examples using this method are carried to validate the proposed approach. Voir les détails
Mots clés : Flexible Continuum Robot, central axis, PSO, Khalil Klifinger method
Contribution à l’évaluation du champ thermique relatif à l’arc électrique de soudage
Ce travail présente les résultats des études théoriques et expérimentales des arcs électriques de soudage dans les procédés de soudage à arc sous protection gazeuse, GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)/TIG (Tungsten Inert Gas) et GMAW (Gas Metal Arc Welding)/MIG-MAG (Metal Inert Gas – Metal Actif Gas) en polarité directe et inverse. Le comportement, le mode de fonctionnement et la stabilité des arcs électriques de soudage influencent la qualité du soudage et déterminent la productivité du procédé de soudage. Les paramètres de soudage tels que le courant, la tension d’arc, la longueur d’arc et le type d’électrode ainsi que leurs diamètres jouent un rôle important dans le comportement et la stabilité des arcs électriques et, de ce fait, dans la détermination de la qualité finale du produit soudé. Dans ce travail, la physique de l’arc et le phénomène de la formation des gouttes et leur déposition sont étudiés et le rôle de chaque paramètre de soudage, influençant le comportement de l’arc de soudage et le processus de transfert de métal, a été analysé. Du fait de la forte interdépendance entre les paramètres de soudage, le travail expérimental a été entrepris de sorte à isoler l’effet de chaque paramètre pour l’étudier individuellement. L’imagerie rapide a été utilisée afin de visualiser le plasma d’arc ainsi que le transfert du métal. La spectroscopie a été utilisée pour la détermination des températures des densités électroniques du plasma. Le taux de Fe dans le plasma a été aussi déterminé par des techniques spectroscopiques. L’étude est complétée par le diagnostic électrique. L’analyse, des vidéos et des images obtenues, permet d’extraire d’importantes informations géométriques concernant le plasma, les électrodes et les gouttes métalliques. Les images, de bonne qualité, obtenues avec un agrandissement appréciable permettent de déterminer le diamètre et le volume des gouttes ainsi que la fréquence de détachement de ces dernières. Le travail expérimental permet ainsi de déterminer et de corréler les paramètres de soudage influençant le transfert du métal au sein des plasmas de soudage. En se basant sur les résultats de l’imagerie rapide, la densité du courant de soudage a été déterminée expérimentalement en utilisant un montage adéquat. Les expériences menées montrent que, pour un courant et un fil de soudage donnés, la stabilité du plasma et le mode de transfert de métal dépendent fortement à la fois du courant et du gaz de protection utilisé. La méthode des volumes finis a été utilisée pour déterminer la distribution de la température dans le plasma de soudage et les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux. Voir les détails
Mots clés : arc de soudage, GMAW, GTAW, spectroscopie, imagerie rapide
Élaboration et caractérisation d’un matériau multi-phase WC-W-NI obtenu par le procédé d’infiltration spontané de poudres libres. Application : matrice des outils de forage brasée au taillant PD
Le procédé non conventionnel du frittage de poudres libres (non compactées) par infiltration est souvent utilisé pour réaliser la partie active des trépans monoblocs comme les outils en PDC (Polycristalline Diamond Compact). Cette technique de moulage s’impose en raison des spécificités mécaniques et hydrauliques relatives au forage pétrolier des profils géologiques tendres. La géométrie complexe de l’outil impliquant, notamment, la brasure des pastilles PDC sur la matrice infiltrée, nécessite l’optimisation des paramètres liés au mélange de poudres, au liant utilisé et au cycle de frittage imposé. Le mécanisme de densification prépondérant correspond à l’attraction capillaire entre les poudres libres et le liant métallique utilisé. Les structures des composites obtenues, pour le même alliage, sont semblables à celle consolidée par frittage en phase liquide. Ce travail s’intéresse essentiellement à l’évolution microstructurale du mélange de poudres libres WC/W2C-5W-5Ni au cours de l’infiltration par deux liants métalliques, à savoir ; le cupromanganèse Cu-30Mn-1P et le bronze allié Cu-15Sn-3Ni. Nous avons caractérisé les différentes zones du composé formé afin de mettre en évidence l’effet de la gravité sur la réactivité des éléments de la poudre sur la microstructure. La morphologie et la répartition des éléments constituant la matrice sont établit par MEB (Microscope Electronique à Balayage) couplé à l’EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Nous avons discuté particulièrement, l’effet de la dissolution des particules de Ni sur la microsutructure finale du composite. Des profils de concentration et des cartographies X établis par EDS et des profils de dureté HRA et microdureté HV0.1 sont réalisés dans le sens de l’infiltration. Nous avons, en outre, réaliser et caractériser des brasures des composites obtenues par infiltration avec les substrats des taillons en PDC (cermet WC-Co) au niveau des interfaces. Voir les détails
Mots clés : infiltration, poudres libres, frittage, matrice, PDC, brasage
Etude des déformations résiduelles dans les anneaux de tubes enpolyéthylène haute densité.
Internal stresses generation within extruded pipe walls is a consequence of the manufacturing process thermo- mechanical. In order to study the evolution of these deformations caused by residual stresses in ring specimens were prepared in the laboratory from the pipe of High Density Polyethylene (HDPE) and sectioned along of generator. The obtained specimens were classified into two types according to the period of rest after machining. The experimental procedure consists in measuring the deformation over time according to the width of the specimen. It was observed that from the value 3.2 mm in width, the deformation remains constant. This corresponds to the state of plane strain. Strain-time curves show a typical creep behavior of viscoelastic materials partially crystalline was mathematically modeled with acceptable tendency coefficient.Standard test specimens were machined in specific conditions according to ISO-527 in both longitudinal and transverse directions. The mechanical properties are measured in tensile tests on an enslaved piloted machine by computer. The results indicate that there is a clear evolution of the mechanical properties, which confirms the behavior observed in studies on polyethylene specimens tested under the same conditions. The technology for the preparation of polyethylene pipes for the transport of natural gas, based on the method of extrusion from a material flow to reach the melting temperature. Cooling pipes is generally by conveying water showers so convective heat and this generates a large internal stress state which redistribute the outer surface to the inner necessarily causing gradients in different properties. Voir les détails
Mots clés : Extruded pipe, polyethelene (HDPE), residual deformation, creep behavior, residual stress
ETUDE DU PROCESSUS D’USINAGE DES PIECES MECANIQUES SUR LES MACHINES CNC A 5 AXES
Les surface complexes peuvent être trouvé dans de nombreuse applications industrielles telles que les pièces d’automobile, les coques de bateaux et les pièces en aérospatial. L’usinage de telles surfaces est réalise en général en utilisant le frisage 5axes. Notre travail est axé sur la modélisation géométrique et la modélisation cinématique de l’usinage 5 axes , nous avons appliqué des modélisation pour machine matsuura MAN72-25 CNC à 5 axes . Nous avons utilisé logiciel CATIA V5R20 pour génération des programmes APT Voir les détails
Mots clés : Usinage des surfaces complexes, machines à 5 axes, modélisation cinématique, usinage 5 axes, programmes APT