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Article

1 - OBJECTIF

2 - FORCES ÉLECTROMAGNÉTIQUES

  • 2.1 - Principe
  • 2.2 - Équations
  • 2.3 - Approximations

3 - LÉVITATION ET FORMAGE ÉLECTROMAGNÉTIQUE

  • 3.1 - Lévitation électromagnétique
  • 3.2 - Dôme électromagnétique
  • 3.3 - Effet de pincement

4 - SURFACES LIBRES EN MOUVEMENT DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE PULSÉ

  • 4.1 - Basse fréquence. Champ magnétique monofréquence
  • 4.2 - Champ magnétique à double fréquence

5 - TRANSFERTS DE MASSE AUX INTERFACES

6 - EFFET D’UN CHAMP MAGNÉTIQUE CONTINU

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

9 - NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : RE41 v2

Surfaces libres en mouvement dans un champ magnétique pulsé
Contrôle électromagnétique des interfaces libres

Auteur(s) : Jacqueline ETAY, Yves FAUTRELLE

Date de publication : 10 avr. 2016

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Auteur(s)

  • Jacqueline ETAY : Directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique - Laboratoire SIMAP, CNRS Grenoble INP UGA, St.-Martin-d’Hères, France

  • Yves FAUTRELLE : Professeur à l’institut national polytechnique de Grenoble - Laboratoire SIMAP, CNRS Grenoble INP UGA, St.-Martin-d’Hères, France

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INTRODUCTION

Résumé

En métallurgie, il est souvent nécessaire de maîtriser la forme, la stabilité d’une interface entre un métal liquide et un fluide de couverture ainsi que la cinétique des éventuels transferts de masse à cette interface. L’utilisation de forces électromagnétiques qui permettent d’agir sans contact matériel sur le métal est un moyen de contrôle souple et efficace. Dans cet article, les mécanismes fondamentaux de l’induction sont introduits. L’action de champs magnétiques sur le comportement des surfaces libres des métaux liquides est illustrée par des exemples expérimentaux.

Abstract

In metallurgy, controlling shape and stability of an interface between a liquid metal and a covering fluid layers as well as possible mass transfers through this interface is needed. The use of electromagnetic forces which allows to operate without physical contact with the metal is a flexible and effective means of control. In this article, basic mechanisms of induction are introduced. Actions of magnetic fields on the behavior of liquid metals free surfaces are illustrated using experimental examples.

Mots-clés

Interface libre, contrôle électromagnétique, force électromagnétique, lévitation, dôme, transfert de masse aux interfaces, champ magnétique, induction.

Keywords :

free interface, electromagnetic control, electromagnetic force, levitation, dome, mass transfer, magnetic field, induction

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-re41


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4. Surfaces libres en mouvement dans un champ magnétique pulsé

Comme nous l’avons dit dans le paragraphe 2, le comportement de la surface libre (forme, oscillations, instabilités) varie avec la valeur de l’intensité B 0 du champ magnétique et de la fréquence f appliquée. Le paramètre non dimensionnel qui caractérise l’intensité du champ magnétique, noté N, est appelé paramètre d’interaction. Il mesure les effets des forces électromagnétiques aux forces d’inertie :

Le paramètre d’écran R ω caractérise la fréquence du champ magnétique, c’est-à-dire le rapport entre la dimension a caractéristique du milieu de métal liquide et l’épaisseur δ de peau électromagnétique :

Selon les valeurs de ces deux paramètres, divers types de comportements de surfaces libres peuvent être observés .

4.1 Basse fréquence. Champ magnétique monofréquence

Il a été montré que l’utilisation de champ magnétique de basse fréquence f est susceptible de favoriser l’agitation d’une surface libre de métal liquide. Pour cela, il faut que la fréquence...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MOREAU (R.) -   Magnetohydrodynamics.  -  Kluwer Academic Pub., Dordrecht (1990).

  • (2) - DAVIDSON (P.) -   An introduction to magnetohydrodynamics.  -  Cambridge University Press (2001).

  • (3) - ETAY (J.), FAUTRELLE (Y.), GAGNOUD (A.), DUTERRAIL (Y.), PERRIER (D.), BARDET (B.) -   Lévitation électromagnétique de gouttes – présentation du projet MAGLEV.  -  Mécanique et Industrie - n° 5 (sept.-oct. 2004).

  • (4) - OKRESS (E.C.), WROUGHTON (D.M.), COMENETZ (C.), BRACE (P.N.), KELLY (J.C.K.) -   Electromagnetic levitation of solid and molten metals.  -  J. Appl. Phys. vol. 23, p. 545 (1952).

  • (5) - FAUTRELLE (Y.) -   Analytical and numerical aspects of the electromagnetic stirring induced by alternating magnetic fields.  -  Journal of Fluid Mechanic, vol. 102, p. 405-430 (1981).

  • ...

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