Simulation numérique de l'essorage et du refroidissement d'un film ...

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214 Chapitre 4 Applications aux problèmes sidérurgiques Epaisseur (m) 2E-05 1.5E-05 1E-05 5E-06 0 1 2 3 4 5 Vitesse de bande Vp (m.s-1) Figure 4.47 Épaisseur du film essoré en fonction de la vitesse de bande (: épaisseur tirée de la formule analytique (équation (4.89)) ∆: simulation) On observe à la figure 4.48 que l’épaisseur décroît de façon non linéaire lorsque le Reynolds augmente. Epaisseur (m) 5E-05 4E-05 3E-05 2E-05 1E-05 0 0 5000 10000 15000 Reynolds Figure 4.48 Épaisseur de film essoré en fonction du nombre de Rejet (: épaisseur issue de la formule analytique (relation [Ellen 84]) ∆: simulation aquilon) 4.4.5 Splashing Le splashing est un phénomène d’arrachement de gouttes se produisant sous certaines conditions et qui a la particularité de nuire gravement au bon déroulement du procédé
4.4 Utilisation de l’outil pour la mesure de paramètres importants pour le milieu industriel 215 puisque le zinc liquide éjecté peut obturer l’orifice du jet d’air. Il est donc capital de maîtriser les paramètres qui favorisent son apparition. L’objectif de cette étude est de rendre correctement compte de l’apparition du splashing par la simulation, afin de pouvoir utiliser l’outil numérique pour imaginer de nouvelles configurations dans lesquelles le phénomène de splashing sera évité. 4.4.5.1 Présentation du problème Sous certaines conditions standard, conditions que nous avons adoptées dans la plupart des simulations, à savoir l’essorage d’un film de zinc avec U0 = 200 m.s −1 , VP = 2 m.s −1 , L/d = 10, un équilibre des forces est respecté. En effet, le zinc ayant subi l’impact du jet ruisselle le long du film et retombe dans le bain. Néanmoins, quand on s’éloigne de ce type de configuration, par exemple lorsque l’on augmente notablement la vitesse de plaque VP , la quantité de zinc à essorer augmente et l’équilibre des forces de tension superficielle, de pression et de frottement est rompu : des gouttes se détachent dans la zone essorée. Parmi les conditions provoquant l’apparition du phénomène de splashing, on distingue principalement le couple de paramètres vitesse de bande - vitesse de jet, sur lesquels se concentre notre étude. Le splashing présente un phénomène d’hysteresis qui rend son étude complexe et large- ment tributaire des conditions environnantes. Il a été constaté sur site qu’une perturbation extérieure peut faire apparaître le splashing, même dans des conditions dans lesquelles il ne serait pas apparu. Ces constatations rendent son étude numérique périlleuse. 4.4.5.2 Méthodologie L’objectif est de définir un critère d’apparition du splashing. Pour y parvenir, un compteur de quantité de zinc éjectée est placé dans le domaine. Il est visualisé à la figure 4.49. Toute la masse de zinc passant par le compteur est intégrée au cours du temps. On mesure le taux de zinc traversant le compteur matérialisé par le trait vertical à la figure 4.49. L’évolution de ce taux de zinc au cours du temps est enregistrée et son traitement permet de distinguer le phénomène de splashing de l’état non perturbé. Prenons l’exemple de l’essorage d’un film de zinc dont la vitesse de bande VP est initialement 2 m.s −1 à la figure 4.50. Après une phase transitoire d’une durée de 0,4 s environ pendant laquelle l’interaction brutale entre le jet turbulent et le film de zinc provoque un arrachement de gouttelettes
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