Étude et optimisation d’un four industriel équipé de matériaux réfractaires

INFORMATIONS SUR LE PROJET

Clients : PROYCO Date : 2026 Technologie de simulation : CFD

INTRODUCTION

L’objectif de ce projet est d’étudier les optimisations possibles de la conception d’un oxydateur à partir des propositions initiales de modification formulées par le client afin d’améliorer son fonctionnement et d’évaluer leur influence sur le fonctionnement global du système. Pour ce faire, nous avons d’abord caractérisé le comportement de l’écoulement en comparant le champ de vitesses, la distribution des températures à l’intérieur de l’équipement et le débit massique des cendres aux différents débits de sortie avec les mesures expérimentales fournies pour l’équipement actuellement construit. Pour mener à bien cette analyse, nous avons utilisé des simulations de mécanique des fluides computationnelle (CFD) nécessitant des modèles d’écoulement compressible, le calcul des espèces diffusives et le module de particules avec masse couplées au fluide. Le logiciel utilisé pour le projet est ScFlow, de MSC Cradle.

MODÈLES CFD

Dans ce cas, nous sommes partis des géométries détaillées du système et de ses composants pour générer des modèles adaptés à l’étude de l’écoulement, permettant ainsi 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 et des compositions des gaz 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 détecter de petites différences d’écoulement et de chutes de pression avec le niveau de détail requis pour valider la méthodologie proposée. L’image suivante présente une vue d’ensemble du maillage utilisé dans l’une des études:

ÉTUDE PAR SIMULATION CFD

Une fois les modèles définis, nous pouvons calculer les différents cas en résolvant numériquement les équations qui décrivent le mouvement des gaz pour un écoulement compressible, en tenant compte de la production de chaleur et de la turbulence dans le cadre d’une analyse transitoire. 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. Pour le modèle initial, nous vérifions que les cartes de vitesse et la distribution du débit correspondent aux données expérimentales fournies, validant ainsi la méthodologie d’étude. L’image suivante montre le champ de vitesse de l’une des configurations étudiées: