– DyBuMelt

Les performances des procédés industriels de transformation de la matière (verre, acier, plastiques …) sont conditionnées par la combinaison de nombreux phénomènes physiques et chimiques. Dans notre projet, nous souhaitons nous intéresser à des problèmes fondamentaux qui ont été identifiés comme des facteurs limitant le procédé de production. Tous les phénomènes que nous allons aborder sont liés à la présence de bulles dans des solides en fusion (verre ou acier liquide, polymère fondu). Nous avons divisé nos sujets de recherche en deux thèmes principaux : - Mouvement et croissance de bulles par absorption de gaz dissous dans une fonte verrière ou un polymère fondu. - Entrainement de gaz et rupture de bulles lors de l'impact d'un jet sur du métal liquide. Nos partenaires industriels (Saint-Gobain Recherche, Arcelor-Mittal Research et Rhodia Silicones) sont impliqués dans des secteurs d'activité non-concurrentiels et peuvent ainsi collaborer avec les groupes de recherche du projet pour développer ensemble les outils d'investigation. Nous voulons étudier et modéliser des phénomènes complexes tels que le transfert de masse qui conduit à la croissance des bulles, les interactions hydrodynamiques et la rupture des interfaces dans des fluides très visqueux. Le verre ou l'acier liquide sont des milieux qui sont difficiles à instrumenter (très haute température). C'est pourquoi le développement de codes de simulation numérique pour ces écoulements diphasiques est primordial pour reproduire la physique de ces interactions. Des outils de simulation sont déjà développés au LGC et à l'IMFT depuis de nombreuses années mais toujours dans des situations où la chimie et la thermodynamique ont été extrêmement simplifiées. Nous avons pour objectif d'y inclure la prise en compte du transfert de matière aux interfaces et de la production/consommation des espèces par les réactions chimiques qui ont lieu dans la fonte. Ces outils de simulation seront complétés par des expériences soit à l'échelle du laboratoire, soit à l'échelle de pilotes semi-industriels pour assurer les étapes de validation de nos modèles. En particulier, nous prévoyons d'instrumenter en sondes anémométriques certains fours à échelle réduite. L'impact d'un jet de gaz sur une surface libre de métal liquide est une situation générique qui produit une distribution polydispersée de bulles. La physique de la rupture des interfaces en milieu très visqueux et à forte tension superficielle est encore très mal connue. Des simulations effectuées en utilisant des algorithmes récents de suivi d'interface déformable seront associées à des expériences menées au TREFLE. La compréhension des mécanismes physiques et le développement d'outils numériques et expérimentaux seront des atouts importants pour nos partenaires industriels dans leur démarche d'optimisation de procédés. Nous pensons que les participants au projet « DyBuMelt » pourront continuer à travailler ensemble sur des sujets connexes sur la base des résultats obtenus dans ce projet.