Modélisation numérique d’écoulements 3D à surface libre

Dans le cadre de ce travail nous avons apporté une contribution à la réalisation d’un modèle prédictif 3D de la forme d’un bain de soudage à l’arc pour la simulation numérique du soudage. Nous nous sommes restreint à la modélisation des écoulements fluides dans le bain de soudage avec torche mobile et notre contribution a consisté à introduire la modélisation de la surface libre dans le modèle multiphysique disponible dans le logiciel WProcess développé par le CEA. Une méthode de type ‘front tracking’ ou la surface est explicitement représentée a été utilisée pour résoudre des problèmes d’équilibre avec capillarité sur la surface libre. Nous avons tout d’abord choisi de construire un modèle intermédiaire prenant en compte uniquement l’aspect hydrodynamique à surface libre, et de vérifier ce modèle par des essais (l’impact d’un jet d’air sur une surface d’eau) en similitude avec des conditions opératoires caractéristiques du soudage TIG. Ensuite, la même gestion de la surface libre a été implantée dans notre modèle 3D du bain. Enfin, des analyses de sensibilité expérimentale et numérique ont été menées pour valider les capacités prédictives du modèle thermohydraulique.