Soutenance de thèse – Clara Aydar – 14 décembre 2023

Clara Aydar soutiendra sa thèse intitulée « Vers la simulation DEM en temps réel des écoulements granulaires. Application au transfert de chaleur dans les procédés industriels » le 14 décembre à 10h dans l’amphithéâtre F1 du bâtiment principal de l’École des mines de Saint-Étienne (158 cours Fauriel 42100 Saint-Étienne).

Jury

Jean-Sébastien KROLL-RABOTIN, Maître de conférences HDR, École des Mines de Nancy (Rapporteur)
Thomas LICHTENEGGER, Maître de conférences HDR, Université Johannes Kepler Linz, Autriche (Rapporteur)
Nouria FATAH, Professeure, École Centrale de Lille (Examinatrice)
Mohammed GUESSASMA, Professeur, Université de Picardie Jules Verne (Examinateur)
Abibatou NDIAYE, Docteure, Orano (Invitée)
Olivier BONNEFOY, Professeur, Mines Saint-Étienne (Directeur de thèse)
Sylvain MARTIN, Maître assistant, Mines Saint-Etienne (Encadrant)

Résumé

Les écoulements granulaires sont présents dans de nombreux procédés industriels et naturels. Pour étudier ces écoulements, nous utilisons la Méthode des Éléments Discrets (DEM) qui, malgré les progrès informatiques conduisent à des simulations coûteuses en termes de temps de calcul.

Dans ce contexte, nous proposons une nouvelle méthode ayant pour but la réduction significative du temps de calcul. L’idée principale est d’étendre une approche existante basée sur la pseudo-périodicité des procédés. Après une courte simulation DEM (quelques périodes), les résultats sont extrapolés aux temps longs.

Cette approche permet de modéliser les transferts de chaleur dans les simulations DEM (sans fluide interstitiel) et CFD-DEM (avec fluide interstitiel). L’algorithme d’extrapolation que nous avons développé prend en charge deux types de transfert de chaleur: conductif et convectif. Il pourra être étendu au transfert par rayonnement ainsi qu’à d’autres phénomènes de transport tels que le transport de constituants chimiques.
Nous avons d’abord validé notre méthode en modélisant un tambour tournant pour évaluer le transfert de chaleur par conduction. Ensuite, nous avons étudié le transfert de chaleur mixte conductif-convectif dans un lit à jet. Nos résultats extrapolés sont en excellent accord avec les résultats de la simulation standard (erreur de moins de 3%) et une diminution drastique du temps de simulation (facteur 100).

Ce travail constitue un premier pas vers la simulation numérique à faible coût des procédés industriels à grande échelle. Notre objectif ultime est de parvenir à une méthode de simulation rapide, applicable macroscopiquement, pour étudier tous types d’écoulements réactifs granulaires comme dans des fours tournants, mélangeurs et lits fluidisés.