Titre : | Modélisation et Optimisation Physico-géométrique des Dispositifs de Chauffage Par Induction. |
Auteurs : | Mohamed Rezig, Auteur ; kamel Srairi, Directeur de thèse |
Type de document : | Monographie imprimée |
Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2020 |
Langues: | Français |
Mots-clés: | Les Systèmes de Chauffage par Induction,Les Performances de Chauffage,Electromagnétisme,Phénomène Thermique,Les Modèles Couplés,Equations Aux Dérivées Partielles,Modélisation Axisymétrique,MCV. |
Résumé : |
Le travail présent dans cette Thèse concerne l’étude mathématique et la mise en œuvre d’une méthode numérique pour la simulation de la distribution des courants de Foucault dans des systèmes électromagnétiques thermiques. Le chauffage par induction fait intervenir des phénomènes électromagnétiques et thermiques couplé, ou la modélisation du problème est basé sur les équations de Maxwell et l’équation de la diffusion de la chaleur. On présent une méthode de simulation numérique couplée électromagnétique thermique tenant compte des caractéristiques physiques évolutives du corps au cours du processus de chauffage par induction. Un algorithme de
couplage de paramétrisation est développe pour résoudre le problème ; le but de ces nouveaux topologies sont basée sur l’amélioration des performances thermiques du système, qui permet de renforcé l’évacuation de la chaleur par échange thermique, ainsi l’uniformité de la température. Les résultats sont obtenus à partir d’un code de calcul bidimensionnel développé et implémenter sous l’environnement Matlab où la méthode des volumes finis a été adoptée comme méthode de résolution des équations aux dérivées partielles caractéristiques aux phénomènes ph |
Sommaire : |
LISTE DES TRAVAUX CONCERNANT LE TRAVAIL DE THESE
INDEX DES FIGURES INDEX DES TABLEAUX INTRODUCTION GENERALE 1 CHAPITRE I : ETAS DE L’ART SUR SYSTEMES DE CHAUFFAGES PAR INDUCTION I.1. HISTORIQUE 9 I.2. INTRODUCTION 10 I.3. PRINCIPE DE LA CUISSON PAR INDUCTION 11 I.4. CARACTERISTIQUES DU CHAUFFAGE PAR INDUCTION 15 I.4.1. L’effet de peau 15 I.4.2. Puissance transmise à la charge 16 I.5. APPLICATIONS DU CHAUFFAGE PAR INDUCTION 17 I.5.1. Le réchauffage avant formage des métaux 17 I.5.2. Le chauffage des liquides 17 I.5.3. Le traitement thermique 18 I.5.3.1. La trempe superficielle 18 I.5.3.2. Les traitements thermiques dans la masse 18 I.5.4. La fusion 18 I.5.4.1. Les fours à induction canal 18 I.5.4.2. Les fours à creuset 19 I.5.5. Brasage 19 I.5.6. Collage de métaux et de corps non-métalliques 19 I.5.7. L’induction dans les industries agro-alimentaires 19 I.5.8. Plasma inductif 19 I.5.9. Autres applications 20 I.6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU CHAUFFAGE PAR INDUCTION 20 I.6.1 Avantages 20 I.6.2 Inconvénients 20 I.7. CONCLUSION 21 CHAPITRE II : MODELISATION DES PHENOMENES ELECTROMAGNETIQUES THERMIQUE MCV II.1. INTRODUCTION 24 II.2. LES MODELES MATHEMATIQUES EN ELECTROMAGNETISME 24 II.2.1. Equations générales de MAXWELL 24 II.2.2. Interprétation physique des équations Electromagnétiques 25 III.2.2.1. équation de couplage électromagnétique 25 III.2.2.2. Les équations de conservation 29 III.2.2.3. Loi de comportement des matériaux (Milieux physiques) 30 II.3. FORMULATION DES EQUATIONS ELECTROMAGNETIQUES 31 II.3.1 Le Modèle Electrostatique 31 II.3.2 Le Modèle Electrocinétique 32 II.3.3 Le Modèle Magnétostatique 32 III.3.3.1 Le Modèle Magnétostatique scalaire 32 III.3.3.2 Le Modèle Magnétostatique vectoriel 33 III.3.4 Le Modèle Magnétodynamique 33 II.4. FORMULATION DE L’EQUATION MAGNETODYNAMIQUE 34 II.5. MODES DE TRANSMISSION DE LA CHALEUR 38 II.6. NOTIONS FONDAMENTALES DE CODUCTION THERMIQUE 38 III.6.1 Le régime non-stationnaire (Dynamique) 38 III.6.2 La température 39 III 6.3 La conductivité thermique 39 II.7. LES LOIS FONDAMENTALES DE TRANSMISSION DE LA CHALEUR 40 II.7.1 Quantité de chaleur transmise par rayonnement 40 II.7.2 Flux de chaleur transmis par convection 41 II.7.3 Densité de flux de chaleur : flux de chaleur 42 II.8. EQUATION DE LA THERMIQUE 43 II.9. LE MODELE CYLINDRIQUE AXISYMETRIQUE EN ELECTROMAGNETISME ET EN THERMIQUE 45 II.10. DIFFERENTES TECHNIQUES DE RESOLUTION DES EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES 49 II.10.1 Méthode des différences finies (MDF) 49 II.10.2 Méthode des éléments finis (MEF) 50 II.10.3 Méthode des intégrales de frontières (MIF) 51 II.10.4 Méthode des circuits couples (MCC) 51 II.10.5 Méthode des volumes finis (MCV) 52 II.11. CONCLUSION 54 CHAPITRE III : MODELES NUMERIQUES ET COUPLAGE ELECTROMAGNETIQUETHERMIQUE. III.1. INTRODUCTION 57 III.2. RESOLUTION DES EQUATIONS ELECTROMAGNETIQUE ET DE LA THERMIQUE PAR LA METHODE DES VOLUMES FINIS 57 III.2.1 Discrétisation de l’équation magnétodynamique linéaire en régime harmonique 59 III.2.2 Discrétisation de l’équation de diffusion de la chaleur 63 III.3. METHODES DE RESOLUTION DES SYSTEMES D’EQUATIONS ALGEBRIQUES 76 III.3.1 Méthodes directes 76 III.3.2 Méthodes itératives 76 III.3.2.1 Méthode de Jacobi 76 III.3.2.2 Méthode de gauss Seidel 77 III .3.2.3 Méthode de relaxation 77 III.4. LE COUPLAGE ELECTROMAGNETIQUE-THERMIQUE 78 III.5. CALCUL DES PARAMETRES DU COUPLAGE ELECTROMAGNETIQUETHERMIQUE 79 III.6. LES MODELES DU COUPLAGE EXISTANT 80 III.6.1 Modèle du couplage direct (fort) 80 III.6.2 Modèle du couplage alterné (faible) 80 III.6.3 Modèle du couplage basé sur la technique de la paramétrisation 82 III.6.3.1 Principe du modèle du couplage basé sur la technique de la paramétrisation 82 III.7. CONCLUSION 88 CHAPITRE IV EVALUATION DES RESULTATS DE SIMULATION IV.1 APPLICATION N°1 : CUISSON A INDUCTION. 91 IV.1.1 Description du Dispositif de Chauffage 91 IV.1.2 Représentation du modèle adopte dans la modélisation 92 IV.1.3 MODELES DES PROPRIETES PHYSIQUES 92 IV.1.4 Données électromagnétiques 93 IV.1.4.1 - Perméabilité magnétique relative 93 IV.1.4.2 - Résistivité électrique 93 IV.1.5. Données thermiques 94 IVI.1.6 Etude du comportement électromagnétique et thermique 96 IVI.1.6.1 Définition du modèle géométrique 96 1- cas : à Trois inducteurs 96 IVI.1.6.2 Résultats des simulations des comportements électromagnétique et thermique du dispositif du chauffage par induction doté de trois inducteurs 96 2- cas : à six inducteurs 100 IVI.1.6.3 Résultats des simulations des comportements électromagnétique et thermique du dispositif du chauffage par induction doté de six inducteurs . 101 IV.1.6.4 Interprétation des résultats électromagnétiques et thermique. 104 IV.1.6.5 Evolution de la densité de la puissance moyenne en fonction de la température. 104 IV.2. APPLICATION N°2 : NOUVELLES TOPOLOGIES 106 IV.2.1 Description d’une nouvelle topologie des dispositifs de chauffage. 106 IV.2.2 Description de nouvelle topologie pour es dimensions différentes dimensions des trous. 110 IV.3. CONCLUSION 112 CONCLUSION 131 BIBLIOGRAPHIE 133 ANNEXES 137 RESUM |
Disponibilité (1)
Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
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TH/1069 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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