ÉTUDE CFD D’UN EXTRACTEUR POUR UN FOUR À CUIVRE

INFORMATIONS SUR LE PROJET

Client : ANIVI Date : 2026 Technologie de simulation : CFD

INTRODUCTION

L’objectif de ce projet était d’étudier le fonctionnement d’un système d’extraction couplé à un four de fusion de cuivre afin de valider son fonctionnement et d’évaluer son influence sur le système. Pour ce faire, nous avons caractérisé le comportement de l’écoulement en comparant le champ de vitesses, la distribution de la température à l’intérieur de l’équipement, les zones les plus exposées aux impacts de particules et le débit massique en sortie avec les mesures expérimentales fournies. Pour réaliser cette analyse, nous avons utilisé des simulations de mécanique des fluides computationnelle (CFD) nécessitant des modèles d’écoulement compressible dans lesquels ont été activés le calcul des espèces diffusives, les puits de chaleur et le module de particules avec masse, sans DEM actif pour les contacts. Le logiciel utilisé pour le projet est ScFlow, de MSC Cradle.

MODÈLES CFD

Dans ce cas, nous sommes partis des deux géométries détaillées – une pour chaque hauteur de la hotte à étudier – du système et de ses composants, et nous avons généré des modèles adaptés à l’étude de l’écoulement, permettant d’analyser les zones d’intérêt tout en réduisant les exigences de maillage dans les zones moins pertinentes. Nous avons ensuite configuré les modèles CFD en tenant compte des débits d’entrée et de sortie, ainsi que des conditions de fonctionnement, de la granulométrie et de la densité des cendres. Enfin, nous avons choisi un maillage nous permettant de saisir les petites variations de l’écoulement avec le niveau de détail requis pour valider la méthodologie proposée. L’image suivante présente une vue d’ensemble du maillage utilisé:

ÉTUDE PAR SIMULATION CFD

Une fois les modèles définis, nous pouvons calculer les différents cas d’étude en résolvant numériquement les équations qui décrivent le mouvement des gaz pour un écoulement compressible et turbulent en analyse transitoire. L’effet de la pulvérisation est modélisé à l’aide d’une zone où se produit la génération de vapeur et d’une autre qui agit comme un puits de chaleur, en fonction des données d’entrée qui permettent de corréler les résultats avec les données observées expérimentalement. Nous évaluons tout d’abord les critères de convergence en surveillant les résidus et la stabilité des paramètres étudiés, en particulier les vitesses et les bilans de masse. Une fois ceux-ci évalués, nous vérifions que les cartes de vitesse et la distribution du débit correspondent aux données expérimentales fournies pour chaque simulation. L’image suivante montre les lignes de courant représentant la température de l’une des configurations étudiées: