ÉCOULEMENT ET TRANSFERT DE CHALEUR DANS UN FOUR DE VIEILLISSEMENT POUR PLAQUES EN ALLIAGE D'ALUMINIUM
Mots-clés :
Traitement thermique de vieillissement, Four à chaleur, Plaques en alliage d'aluminium, Simulation numérique, Méthode de l'élément finisRésumé
Les matériaux structurels pour l'industrie aérospatiale nécessitent une dureté élevée et un usinage facile dans certains états que, en particulier, l'alliage d'aluminium 2014 peut supporter avec succès. Le traitement thermique de vieillissement approprié de la plaque brute d'aluminium, de la température initiale du hall jusqu'au produit final, qui peut prendre jusqu'à environ 9 heures, est une préoccupation de qualité importante. Un rôle important dans la compréhension de ces processus thermiques est joué par la modélisation mathématique, qui permet de simuler et d'optimiser ces processus à l'échelle industrielle. La modélisation numérique est ici utilisée pour aider à l'optimisation du processus de vieillissement. Les résultats se comparent bien aux données d'essais industriels disponibles sur un four discontinu à chauffage indirect et à combustible utilisé à cette fin. Cette étude vise à modéliser le flux d'air à l'intérieur du four pendant le processus de vieillissement avec un accent particulier sur la prédiction de la dynamique de la distribution du champ thermique interne.
Références
(1) A.P. Mouritz, Introduction to Aerospace Materials, Aluminum Alloys for Aircraft Structures, Woodhead Publishing, pp. 173-201, 2012.
(2) M. Belte, D. Dragulin, A.T.C. Aluvation, Importance of the cooling rate during the heat treatment process of aluminum, Int. Aluminium J., pp. 61-64, 2018.
(3) M. Popa et al., Coupled fluid flow and heat transfer analysis of aging heat furnace, Light Metals 2019, Springer International Publishing.
(4) J. Rohde, A. Jeppsson, Literature review of heat treatment simulations with respect to phase transformation, residual stresses, and distortion, Scand. J. Metall., 29, 2, pp. 47-62, 2010.
(5) Y. Veli, M. Petre, A.M. Morega, A.A. Dobre, A.V. Necola, Finite element method analysis of flow and heat transfer of aging heat furnace for aluminum alloy plates, INCAS Bull., 14, 1, 2022 (in press).
(6) J. Mackerle, Finite element analysis and simulation of quenching and other heat treatment processes: A bibliography (1976–2001), Computational Materials Science, 27, 3, pp. 313-332, 2003.
(7) R. Purushothaman, Evaluation, and Improvement of Heat Treatment Furnace Model, Ph.D. thesis, Worcester Polytechnic Institute, June 2008.
(8) E. Hachem, Stabilized finite element method for heat transfer and turbulent flows inside industrial furnaces, Mechanics [physics. med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, PhD thesis, 2009.
(9) D. Saber, H. M. Almalki, Kh. Abd El-Aziz, Design, and building of an automated heat-treatment system for industrial applications, Alexandria Engineering J., 59, 6, 2020, pp. 5007-5017, 2020.
(10) *** Pyrometry AMS2750F, AMS B Finishes Processes and Fluids Committee, SAE International, 2020-06-29.
(11) D. C. Wilcox, Turbulence Modeling for CFD, 2nd ed., DCW Industries, 1998.
(12) D. C. Wilcox, Formulation of the k–ω turbulence model revisited, AIAA J., 46, pp. 2823-2838, 2008.
(13) W. P. Jones, B. E. Launder, The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence, International J. of Heat and Mass Transfer, 15, pp. 301-314, 1972.
(14) B. E. Launder, B. I. Sharma, Application of the energy dissipation model of turbulence to the calculation of flow near a spinning disc, Letters in Heat and Mass Transfer, 1, 2, pp. 131-138, 1974.
(15) A. Bejan, Heat Transfer, Wiley India Edition, 2011.
(16) V. Kriventsev, H. Ohshima, A. Yamaguchi, H. Ninokata, Numerical prediction of secondary flows in complex areas using the concept of local turbulent Reynolds number, J. of Nuclear Science and Technology, 40, 9, pp. 655–663, 2003.
(17) W. Pfeninger, Transition Experiments in the Inlet Length of Tubes at High Reynolds Numbers, Boundary Layer and Flow Control, ed. G. V. Lachman, Pergamon, pp. 970–980, 1961.
