Modèle CFD pour la combustion de thermites - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance Access content directly
Master Thesis Year : 2023

Modèle CFD pour la combustion de thermites

Abstract

Ce manuscrit s’intéresse à la combustion de nanothermites en enceinte fermée. Une première étude s’est focalisée sur la combustion de particules d’aluminium en présence d’oxygène gazeux. Après la description détaillée des mécanismes réactionnels implémentée, l’implémentation numérique d’un code de combustion sous PYTHON a été menée. Premièrement, un code considérant la phase gazeuse à l’équilibre a permis d’observer les tendances des phases condensée et gazeuse. Puis, un second code considérant la cinétique homogène gazeuse avec le schéma de Swihart et Catoire a permis de mettre en évidence qu’au-delà d’un rayon de particules de 5 μm, la phase gazeuse peut être traitée à l’équilibre, sachant que le traitement à l’équilibre est 10 fois plus optimisé et rapide que le traitement de la cinétique homogène gazeuse. Puis, une fois les mécanismes réactionnels appréhendés, une étude comparative sur la combustion des thermites Al/CuO et Al/F e2O3 en bombe manométrique a été réalisée. Un bref état de l’art basé sur des données expérimentales a mis en avant les comportements de combustion très différents des deux thermites. La thermite Al/CuO est connue pour sa combustion rapide et son fort dégagement gazeux, alors que la thermite Al/F e2O3 est une réaction lente générant peu de gaz. Un code numérique développé pour la thermite Al/CuO sous PYTHON par un doctorant a été adapté à la thermite Al/F e2O3, en jouant notamment sur les coefficients (k0, Ea) de la loi d’Arrhénius régissant la décomposition de l’oxyde métallique. En s’appuyant sur des données expérimentales fournies par ArianeGroup et l’université du Maryland, les ordres de grandeurs obtenus numériquement ont pu être validés. Cependant, l’observation expérimentale de la décorrélation du pic de température avec le pic de pression n’a pas pu être reproduite numériquement. C’est ainsi qu’un flux en phase condensée entre les particules d’aluminium et celles d’oxyde de fer a été modélisé par une approche de Deal and Grove. Le temps caractéristique nécessaire à ce flux en phase condensée pour s’établir à été comparé à celui de la décomposition de l’oxyde métallique, mettant en avant son rôle clé dans la modélisation de la combustion de la thermite Al/F e2O3.
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dumas-04313762 , version 1 (29-11-2023)

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  • HAL Id : dumas-04313762 , version 1

Cite

Léa Pillemont. Modèle CFD pour la combustion de thermites. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. 2023. ⟨dumas-04313762⟩
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