Thèse soutenue

Étude du refroidissement d'un polymère chaud sur une paroi métallique froide : influence des paramètres d'interfaces : application à l'injection des polymères

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Auteur / Autrice : Rabie El Otmani
Direction : Patrice ChantrenneMhamed Boutaous
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et thermique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Dans l'industrie de la mise en forme des polymères, il est bien connu que les conditions du procédé influencent fortement la qualité du produit final. La simulation numérique de l'ensemble du procédé est alors nécessaire pour optimiser et comprendre l'interaction entre le procédé, la structure et les propriétés du matériau final. Dans la mise en forme par injection moulage, l'un des problèmes rencontrés dans la simulation numérique est le suivi du front polymère-air (ou de l'interface) lors de la phase de remplissage. La précision de la détermination de l'interface est importante pour décrire correctement les champs de vitesse, la distribution, la pression et l’effet fontaine. Pour ces raisons, l’objectif de ce travail est double. : i- développer un modèle numérique qui décrit un écoulement anisotherme et non-Newtonien simulant la phase de remplissage dans le procédé d’injection moulage. Ii- appliquer ce modèle pour une étude fine du comportement du polymère lors de son écoulement dans le moule, afin d’analyser l’interaction moule-polymère aux interfaces. La méthode de Level-Set, corrigée par une méthode de pénalité afin de la rendre conservative, est utilisée pour représenter le front polymère air dans le moule. Elle est d’abord validée dans différentes configurations, puis appliquée pour la simulation du remplissage d’une cavité rectangulaire par l’écoulement d’un fluide non-Newtonien et anisotherme. Pour ce faire, les équation, de Navier-Stokes, de continuité et d’énergie sont couplées pour décrire l’écoulement et le comportement thermique du polymère fondu. Une méthode d’éléments finis est utilisée pour résoudre ces équations. Les résultats montrent clairement l’effet fontaine. La température, la vitesse, la pression et la viscosité sont calculées et l'influence de la résistance thermique de contact entre le polymère et le moule en métal est également étudiée et ce pour différentes conditions d’injection.