Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Au cours de l'histoire de son développement de plus d'un siècle, la technologie de production d'aluminium a atteint une certaine maturité. Toutefois une amélioration supplémentaire nécessite la compréhension des phénomènes, qui sont restées souvent cachées aux chercheurs, soit parce qu'ils sont inaccessibles pour l'observation directe, soit parce que leur modélisation nécessiterait des moyens informatiques puissants. Un de ces phénomènes est la formation et l'évolution d'une couche gazeuse dans la cuve, au-dessous de l'anode. L'ensemble des bulles augmente la résistance ohmique de la cuve. Le caractère dynamique et périodique de leur formation cause en même temps une fluctuation du voltage. Des bulles entraînent également un mouvement circulaire dans le bain. Les changements drastiques dans la morphologie des trois phases (gazeuse, liquide, solide) provoquent l'effet anodique dans la cuve.

L'observation et la modélisation de cette couche gazeuse constituaient le sujet de ce travail de doctorat, qui était réalisé au sein du Groupe de Recherche en Ingénierie des Procédés et Systèmes. Un modèle mathématique à deux parties a été développé. La première décrit l'apparition et la croissance d'une bulle individuelle, alors que le deuxième simule l'évolution de la structure de l'ensemble des bulles. Les deux parties sont couplées : les résultats obtenus en sortie de la première partie servent de données d'entrée à la deuxième. Dans le cas de la formation d'une bulle individuelle, plusieurs hypothèses de l'emmagasinage et de transport de gaz ont été étudiées.