Etude expérimentale et numérique des dommages physiques induits par le phénomène d'arc électrique.

Experimental and numerical study of the physical damage induced by the electrical arcing phenomenon.

• Auteur / Autrice : Maria Clara HENAO PEñARANDA
• Direction : Patrice Longere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2024
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICA - Institut Clément Ader

Mots clés

Mots clés libres

Arc électrique

Dommage

Thermomécanique

Multiphysique

Expérimentation

Simulation numérique

Electric arc

Damage

Thermomechanics

Multiphysics

Experimentation

Numerical simulation

Résumé

L'introduction de nouveaux réseaux haute tension sur les futurs avions plus électriques, du réseau propulsif aux réseaux électriques de distribution, pose des questions sur les dommages physiques potentiellement induits par le phénomène d'arc électrique. L'objectif de la thèse est de comprendre et modéliser au travers d'une approche couplant expérimentation et simulation numérique les modes de dégradation physiques induits sur des structures environnantes par un arc électrique court établi (court-circuit / arc parallèle). Ceci passe par l'identification des paramètres clés de l'arc électrique influant sur les dommages physiques en question et la description de ces menaces par des modèles simplifiés équivalents ainsi que de leurs effets sur des cibles de différents natures. Les investigations menées sur les arcs électriques doivent permettre de mettre en évidence et de caractériser les effets des sources principales de menaces vers le milieu environnant, qui sont pour l'essentiel l'effet thermique, les effets de pression et d'onde de choc, et la projection de particules de métal en fusion. La compréhension des modes de dégradation et les modèles associés devront permettre de caractériser la sévérité des dommages induits par différents arcs électriques et potentiellement définir des solutions de protection avec des matériaux et des assemblages adaptés.

The introduction of new high voltage networks on future more electric aircraft, from the propulsion network to the distribution electrical networks, raises questions about the physical damage potentially induced by the electrical arcing phenomenon. The objective of the PhD work is to understand and model through an approach combining experimentation and numerical simulation the physical degradation modes induced on surrounding structures by an established short electric arc (short circuit/ parallel arc). This involves the identification of key arc parameters affecting the physical damage in question and the description of these threats by equivalent simplified models as well as their effects on targets of different types. The investigations carried out on electric arcs must make it possible to identify and characterize the effects of the main sources of threats towards the surrounding environment, which are essentially the thermal effect, the pressure and shock wave effects, and the projection of molten metal particles. The understanding of the degradation modes and the associated models should make it possible to characterize the severity of the damage induced by different arcs and potentially define protective solutions with suitable materials and assemblies.