203 - Fabrication et construction

Les producteurs d’aluminium mettent beaucoup d’efforts sur la réduction de la consommation d’énergie des cuves d’électrolyse pour minimiser le coût de production ainsi que leur empreinte environnemental. Un exemple de ces efforts est l’application des anodes rainurées afin de favoriser l’évacuation plus rapide des bulles anodiques électriquement isolantes et ainsi baisser le voltage des cuves. Un simulateur de la couche gazeuse a été développé pour reproduire les fluctuations du voltage causées par la dynamique des bulles et est utiliser pour le design des anodes. Résultats obtenus avec ce simulateur démontre qu’une rainure coupée à la bonne position et dans la bonne direction peut effectivement diminuer la valeur moyenne et l’amplitude des fluctuations du voltage. Cet effet est encore plus fort pour les anodes neuves ayant une semelle horizontale. L’étude a révélé aussi que les rainures se comportent principalement comme un simple puit, mais leur effet d’accélérateur de l’écoulement de la couche gazeuse doit être également pris en considération.

L’étude de la dissolution de particules d’alumine dans un bain d’électrolyse lors de la production de l’aluminium est important pour la bonne opération des cuves. Le bain étant corrosif, peu opaque et à une température avoisinant les 1000°C, il est très difficile d’observer les phénomènes physiques et de faire des mesures. Avec ces difficultés, la modélisation prend tout son sens et permet de dépasser les limites expérimentales. Le modèle présenté permet de simuler la vitesse de dissolution d’alumine,  validé par une étude expérimentale. Le modèle résout l’équation de transfert de masse pour représenter la dissolution et les équations de transfert de chaleur et d’écoulement (Équation de Navier-Stokes) pour représenter la convection naturelle présent dans le creuset lors de l’expérience. La validation passe par la comparaison du coefficient de dissolution à l’interface bain-échantillon. Le modèle permet également de mieux comprendre l’impact de l’écoulement sur la dissolution. Après validation, le modèle pourra permettre de représenter la dissolution de particule d’alumine afin de comprendre le mécanisme des interactions interparticulaires. Les résultats montrent une légère différence sur la valeur du taux de dissolution, mais restent dans le même ordre de grandeur. La difficulté dans la réalisation de ce modèle est de déterminer les conditions limites.

Les dernières années, le poids total des autocars a augmenté de plus de 25% afin de satisfaire aux exigences du marché. Pour répondre à cette problématique, les industries se sont tournées vers l’utilisation des matériaux légers tels que l’aluminium dans le secteur des transports routiers. Sur ceux, l’aluminium a été utilisé dans ce projet au niveau du châssis qui représente 30% du poids total. Le châssis est continuellement soumis aux différentes excitations provenant de la route. Le défi de ce travail est de concevoir et de vérifier les résistances du châssis en aluminium en comparaison avec celui en acier. La méthodologie est basée sur une étude statique, dynamique et vibratoire des châssis en aluminium et en acier. Pour ce qui est de l’étude statique et vibratoire, deux logiciels ont été utilisés; SolidWorks pour la conception du châssis et Ansys pour l’analyse statique et vibratoire. Les résultats montrent que les contraintes ont diminué et que le matériau n’influence pas les modes vibratoires du châssis. D’un autre côté, un modèle dynamique du châssis a été développé pour lequel trois cas d’excitation ont été étudiés; un dos d’âne, un cas sinusoïdal et un cas aléatoire. Les résultats enregistrés montrent que pour le cas de l’excitation aléatoire les forces sont élevées. Au final, ce modèle de châssis permet de faire un gain de poids d’environ 30% en comparaison avec un châssis en acier tout en apportant les autres avantages de l’utilisation d’un tel matériau.

L’un des facteurs les plus influents sur la stabilité des camions citernes reste le ballottement du liquide dans le réservoir. Généralement, les méthodes utilisées pour étudier ce phénomène s’avèrent complexes, délicates et coûteuses. Ceci a motivé certains chercheurs à concevoir des méthodes relativement plus simples. L’idée consiste à remplacer les oscillations du liquide par les vibrations de systèmes mécaniques tels que les systèmes masses-ressorts ou les pendules. Cependant, ces modèles ne représentent pas convenablement ce phénomène et ne sont efficaces que dans le cas 2D. Dans le cadre de ce projet, nous avons élaboré un nouveau modèle qui représente le mouvement du liquide en 3 dimensions dans une citerne pour véhicules routiers. Son but est d’évaluer les déplacements et les forces de pression appliquées sur les parois de la citerne. Le liquide est réparti en plusieurs masses suivant chaque axe. Chaque masse est représentée par son centre de masse. L’ensemble de ces points constitue les nœuds du maillage. Ces nœuds sont liés par des arêtes flexibles comportant un ressort et un amortisseur parallèles. Dans le cadre de ce travail, nous présenterons quelques résultats obtenus par ce nouveau modèle. Nous comparerons les déplacements du liquide et les forces de pression engendrées dépendamment de la force externe appliquée, du taux de remplissage et de la forme de la citerne. Finalement, nous validerons ces résultats en les comparant avec des études antérieures.

La Vieille Garde est une entreprise œuvrant dans la conception et la fabrication de celliers et de caves à vin selon les demandes de chacun de leurs clients. Ils souhaitent mieux connaître les forces et les faiblesses de leurs produits en vu d'améliorer ou d'optimiser de nouveaux types de modèles. Pour ce faire, avec l'aide du logiciel Microsoft Excel, un premier module de calculs estimant les pertes de chaleurs à travers différentes parois des enceintes thermiquesa été développé. Ce module tient compte de l'effet des ouvertures de la porte, du besoin de refroidissement des bouteilles de vin qui entrent à température ambiante et des autres sources de chaleur externes comme l'éclairage, le soleil, le compresseur, etc. Ensuite, un autre module évalue l'absorption de chaleur par l'évaporateur dû à la présence d'ailettes sur la face extérieur, d'un écoulement biphasique à l'intérieur des tubes et des conditions de l'air dans l'enceinte. En prenant un projet déjà réalisé par La Vieille Garde, les résultats obtenus sont comparés avec les résultats de projets antérieurs afin de proposer des pistes d'optimisation ou d'amélioration.