SUJET DE THESE
Développement d’un outil numérique de modélisation des transferts thermiques entre un four et sa charge
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Formation/ Niveau d'études requis : Ingénieur ou Master mécanique/énergétique
Nature du travail : Modélisation et simulation numérique : identification de systèmes
Contexte scientifique
La société Fives Cryo, basée à Golbey, est spécialisée dans la fabrication d’échangeurs de chaleur en aluminium à plaques et ondes brasées destinés au traitement des fluides cryogéniques. Ces échangeurs sont des empilements de pièces en aluminium dont la cohésion est assurée par un procédé d’assemblage exécuté à une température proche de la température de fusion du matériau utilisé. Il s’agit d’une opération de brasage pratiquée sur un ensemble de pièces (variant de 4000 à 7000 pièces) dont la maitrise garantit la qualité de l’assemblage. L’ensemble est placé dans un four sous vide à l’intérieur duquel une série de panneaux radiants indépendants les uns des autres assurent la chauffe, l’homogénéité et le refroidissement de la charge jusqu'à l’obtention d’un bloc massif, appelé matrice. Sur celle-ci seront ensuite soudées les tuyauteries d’alimentation et de collecte des fluides amenés à échanger dans l’appareil.
Lors du brasage ces ensembles sont équipés de thermocouples de manière à renseigner le système de régulation en température du four. A partir de l’information fournie par ces thermocouples, une centrale de régulation modifie l’alimentation électrique des panneaux radiants pour maintenir ainsi que garantir l’homogénéité et la température de consigne de l’empilement. De la maîtrise de cette régulation dépendent les propriétés mécaniques finales de ces structures brasées. Cette régulation est fortement conditionnée par la qualité de l’information thermique fournie par les thermocouples, qui dans certains cas peuvent engendrer des lacunes de chaleur ou des surchauffes locales menant à une altération de la pièce.
Objectif de la thèse
L’enjeu, très fort pour Fives Cryo, est de disposer d’un outil d’analyse prédictif, permettant d’une part de mieux discriminer les cycles de brasage, et d’autre part d’anticiper la réaction du four face à une nouvelle géométrie d’appareil. Cette modélisation plus fine que ne le permettent les outils disponibles actuellement dans l’entreprise doit permettre d’accéder à des données thermiques à une échelle mésoscopique sur des assemblages de plusieurs mètres cubes. In fine la méthode à développer doit permettre pour une même géométrie de pièce de discriminer, à partir des données thermiques enregistrées, les matrices saines et défectueuses
Encadrement et contact
Directeurs de thèse : Benjamin Rémy (Pr UL) : benjamin.remy@univ-lorraine.fr
Vincent (MCF UL) : vincent.schick@univ-lorraine.fr
