Pré-dimensionnement machine d'essais en fatigue thermique

Optimisation du refroidissement de l'enceinte utilisée pour les essais, par la simulation d'un écoulement d'Hélium
Septembre, 2014
Domaine: 
Autres
Secteur d'activité: 
Machines et équipements
Ingénierie
Autres industrie manufacturière
Type de mission: 
Conseil et expertise
Contexte et Objectifs de la mission: 
L’enceinte représentée est désormais installée et utilisée pour effectuer des essais de fatigue thermique d’échantillons métalliques sous atmosphère d’Hélium contrôlée. L’essai peut durer une semaine et il est en permanence analysé par plusieurs appareils de mesure installés sur la partie supérieure de l’enceinte (caméras, pyromètres, thermocouples). Ces appareils ne supportant pas la chaleur, l’enjeu était de déterminer comment refroidir efficacement les parois de l’enceinte, sans refroidir le centre de l’enceinte avec l’échantillon qui lui était chauffé pour l’essai, et ainsi ne pas consommer trop d’énergie.
Résultats obtenus: 
La simulation numérique en fluidique et thermique a permis de choisir un débit d’Hélium et un design remplissant ces deux objectifs : maintient des parois de l'enceinte en-dessous de la température critique des équipements posés dessus, et réduction de la consommation d'énergie nécessaire pour chauffer l'échantillon au centre de l'enceinte. Le fabricant de cette machine est la société Défi Systèmes, basée à Nîmes (Gard).
Détail des actions réalisées : 
Construction d'une géométrie paramétrée en 3 dimensions, puis simulation fluidique et thermique par éléments finis dans le logiciel COMSOL Multiphysics. Le paramétrage permet de réaliser plusieurs simulations en testant différentes dimensions de la machine. Simulation fluidique (CFD, Computational Fluid Dynamics) de l'écoulement d'hélium, couplée à la simulation thermique par conduction, convection et rayonnement permettant de déterminer les zones chaudes du système et d'optimiser la répartition de chaleur en fonction des contraintes techniques.
Lieu de la mission: 
Nîmes
CONSULTANT(S)