Simulation à l’échelle microscopique et analyse macroscopique de l'imprégnation d'un matériau composite par un fluide chargé en particules

Microscopic simulation and macroscopic analysis of impregnation process of composit matetial by a concentrated suspension

• Auteur / Autrice : Kevin Dugois
• Direction : Stéphane Vincent, Didier Lasseux, Éric Arquis
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 18/11/2013; Soutenance le 13/02/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TrEFlE : Fluides et Transferts

Mots clés

Mots clés libres

Écoulement chargé

Milieu Poreux

Matériau Composite

Rhéologie non newtonienne

Simulation numérique

Méthode aux volumes finies

Suspension flow

Porous Media

Composite material

Non-Newtonian rheology

Numerical Simulation

Finite volume method

Résumé

Dans le but d'améliorer le comportement thermo-mécanique et le poids d'un composant présent dans les moteurs d'avion développés par SAFRAN, il est nécessaire de mettre au point un nouveau matériau composite. Le procédé de fabrication de ce matériau est complexe et requiert une densification par voie liquide divisée en deux étapes. Cette thèse s’intéresse à la modélisation numérique de la première étape appelée Slurry Cast/APS. Celle-ci consiste en l'injection et le confinement, dans la préforme fibreuse, de particules préalablement mises en suspension. Pour cela, nous avons développé à l'échelle des fibres, un modèle qui utilise les équations de Navier-Stokes incompressibles et monophasiques, l'équation de Phillips et une loi rhéologique (KRIEGER). Après validation des résultats numériques par comparaison avec des résultats expérimentaux [Hampton,1997] et théoriques [Belfort,1994], le modèle est utilisé pour simuler l'écoulement autour de géométries de tissage proches du matériau étudié.

In order to improve thermo-mechanical behavior and weight of a component in SAFRAN engines plane, a new composite material is necessary. The manufacturing process to obtain this composite is intricate and requires a two steps fluid densification process. This thesis focuses on numérical simulation of the first one called Slurry Cats/APS. In this step, suspended particles are introducted and captured in the reinforcement. For that purpose, we carry out a model at fiber scale, using Navier-Stokes equations in incompressible and monophasic formulation, Phillips equations and a rheological law [Krieger,1972]. After validation step, that consits in a comparison of computational results with experiments [Hampton,1997] and theorical law [Belfort,1994], this model has been used to simulate flow around geometries similar to those encountered in our composite material.