MODÉLISATION NUMÉRIQUE DU JET DIPHASIQUE GAS/PARTICULES ISSU D’UNE BUSE COXIALE

Abstract

La qualité et l’efficacité du rechargement laser par injection de poudre, ou le procédé de fabrication direct de pièces métalliques, dépend fortement de la structure du jet de poudre émis par la buse. Cette structure se caractérise principalement par le point focal du jet, la largeur de la zone cœur, et la concentration radiale de la masse dans le jet. La mesure de ces paramètres de jet est rendue difficile à cause de phénomènes complexes existant dans ce type de jet diphasique turbulent. Une simulation du jet de poudre sans flux laser issu d’une buse coaxiale, a été faite par une approche de dynamique des fluides (CFD-FLUENT). Le modèle de dispersion (Dispersed Turbulence Model), proposé par Fluent, est utilisable lorsque la concentration de la seconde phase est faible. Dans ce cas, les collisions entre particules sont négligeables. Ce modèle est applicable lorsqu’il y a clairement une phase primaire continue et une phase secondaire dispersée et diluée. Le modèle mathématique utilisé dans ce travail est basé sur les équations de Navier-Stokes. Comme les particules du métal en poudre sont entraînées par un flux gazeux, le gaz transporteur a été considéré comme la phase continue et la poudre comme la phase dispersée. Les trajectoires des particules de poudre et la concentration de distribution n'ont pas été évaluées en même temps. En règle générale, une solution de flux de gaz sans la deuxième phase est résolue, et l’injection de la phase dispersée est importée dans le champ d'écoulement. Le modèle lagrangien représente la phase dispersée comme un courant continu de particules se déplaçant à travers le milieu transporteur. Les équations régissant le fluide transporteur sont écrites dans le système de référence Eulérien, tandis que le mouvement des particules est décrit dans un système de coordonnées Lagrangien. Les résultats concernant l’effet de la vitesse du gaz secondaire sur la géométrie du jet, les dimensions de la zone cœur, ainsi que les concentrations radiales et axiales de particules sont présentés.