Modélisation par CFDEM de l’échauffement et de l’accélération des particules lors de la pulvérisation à froid

La pulvérisation à froid est une approche prometteuse du traitement des métaux réfractaires.

Un matériau en poudre est accéléré et chauffé dans le flux de gaz d’une buse supersonique, jusqu’à une vitesse suffisante pour obtenir la cohésion des particules sur un substrat sous l’effet de leur déformation plastique. Le comportement de cohésion des particules est principalement déterminé par leur vitesse et leur température. Ces paramètres sont contrôlés par la pression et la température du gaz à l’entrée de la buse. Une corrélation entre les paramètres de process (pression et température du gaz), d’une part, et d’autre part la vitesse et la température des particules peut être établie à l’aide de simulations numériques. A l’occasion du 19e Séminaire Plansee, Karl-Heinz Leitz a présenté un modèle de simulation du chauffage et de l’accélération des particules basé sur OpenFOAM et LIGGGHTS. L’outil CFDEMcoupling associe des calculs de mécanique des fluides numérique (CFD) du flux de gaz par la méthode des volumes finis à une description des particules basée sur la méthode des éléments discrets (DEM). Les prédictions de ce modèle de simulation sont vérifiées à partir d’une description analytique de la buse de pulvérisation froide et validées par la mesure expérimentale de la vitesse des particules. Sur la base de cette validation expérimentale, c’est le modèle de traînée de Koch et Hill qui paraît le mieux adapté à la modélisation CFDEM de la pulvérisation à froid.

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