Titre de thèse : Modélisation SPH et validation expérimentale des processus de remplissage et de solidification de la coulée rapide par gravité d'AlSi13

Résumé : La simulation du processus de coulée en sable par gravité est complexe et implique des phénomènes multi-échelles et multi-physiques. Même si certains logiciels commerciaux sont disponibles, il est difficile de prévoir la dynamique de remplissage lorsqu'elle est couplée au refroidissement, à la solidification et aux défauts causés. En particulier, la prédiction de l'oxydation nécessite de suivre le front de fluide où se forme l'oxydation, donc leur mouvement par la suite dans la masse fondue est complexe avec les méthodes basées sur le maillage. La méthode ''smoothed particle hydrodynamics'' (SPH) est une approche de simulation lagrangienne qui est particulièrement bien adaptée pour modéliser l'étape de remplissage de la coulée. Le métal est modélisé par des particules en mouvement libre dans l'approche SPH, ce qui permet une prédiction fiable des écoulements fluides incorporant des mouvements complexes de surface libre. Cette thèse a pour objectif de développer l'approche SPH pour examiner les phases de remplissage, de refroidissement et de solidification de la coulée rapide par gravité d'AlSi13. Les résultats numériques SPH du remplissage, du refroidissement et de la solidification sont validés expérimentalement et comparés avec un logiciel commercial (ProCAST). L'étape initiale pour atteindre l'objectif de cette thèse est le développement du code SPH de coulée en 2D, qui a été développé initialement par le laboratoire LIFSE. Tout d'abord, ce code SPH est développé au cours de cette thèse en 2D pour modéliser les processus de remplissage, de refroidissement et de solidification de la coulée par gravité en sable. Pour analyser le code SPH de la coulée par gravité en 2D pour un système fermé, un cas test expérimental est spécifiquement désigné. Ensuite, le code SPH est amélioré en 3D, et les résultats numériques du remplissage, du refroidissement et de la solidification sont étudiés dans le cas d'une coulée 3D plus réaliste et comparés à l'expérience. Enfin, le code SPH validé en 2D et 3D fournit la base pour la prédiction future des défauts de coulée tels que l'oxydation.

Membres du jury :

Pr Dermot BRABAZON, Glasnevin Campus, Dublin city University

Pr Xesus NOGUEIRA, Campus de Elviña, Universidade da Coruña

Pr Said AHZI, ICUBE Laboratory-CNRS, University of Strasbourg

Pr Marie BEDEL, MSMP-EA7350, ENSAM Aix

Pr Mohamed EL MANSORI, MSMP-EA7350, ENSAM Aix

Pr Sofiane KHELLADI, LIFSE, ENSAM Paris