CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Compréhension des phénomènes mis en jeu lors de l’imprégnation sous vide de résine Pierre Kaniki Soutenance de stage Mars – Août 2007

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Contexte Le SACM conçoit et développe des aimants supraconducteurs. Il participe à leur réalisation. Dans certains cas, leur isolation électrique est réalisée par imprégnation sous vide de résine Etant donné la taille et le coût des objets imprégnés, le SACM a lancé un programme d’amélioration de la phase d’imprégnation

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Exemples d’aimants imprégnés CMS Atlas

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Objectifs du stage Initiation d’une démarche visant à étudier les phénomènes mis en jeu lors d’une imprégnation pour maîtriser les risques liés à cette opération (taille des aimants, coûts) Compréhension des phénomènes et identification de paramètres régissant la réussite d’une imprégnation sous vide de résine

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Travail effectué 1.Recherches bibliographiques 2.Prise en main du dispositif expérimental 3.Premières expériences 4.Analyse bibliographique et propositions de perspectives pour la poursuite de l’étude

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Plan de l’exposé 1.Prise en main du dispositif expérimental 2.Premières expériences 3.Analyse bibliographique et propositions de perspectives pour la poursuite de l’étude

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Prise en main du dispositif expérimental Objectifs du montage: Étudier l’imprégnation d’une réglette de dimension 300 * 15 * x mm dans le moule 2,7 mm < x < 6,5 mm Identification d’étapes du processus d’imprégnation Maîtrise des savoir-faire pratiques liés au montage

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Prise en main du dispositif expérimental Résine amont PP Baie d’imprégnation Pompe Résine aval

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Prise en main du dispositif expérimental Rédaction d’une procédure d’imprégnation Préparation de la pièce à imprégner Montage du circuit Imprégnation Mise à l’étuve Durée d’une imprégnation : 1 semaine

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Expériences menées Imprégnation de tiges enrubannées de fibre de verre Observation de la progression du niveau de résine dans le moule et de la zone de mouillabilité résine / verre Variables: écart de pression, débit, épaisseur des tiges Représentation schématique de la situation observée

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Expériences menées Données collectées Vitesse de la progression de résine Viscosité de la résine à T ambiante

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Expériences menées Premiers résultats qualitatifs Formation d’un vide (pour x=6,5 mm) Comparaison entre données recueillies durant l’expérience et la pièce à la sortie de l’étuve Formation récurrentes de vides au niveau des plis

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Domaines de recherche bibliographique Généralités sur l’imprégnation d’aimants supraconducteurs Généralités sur les lois de la mouillabilité Modélisation de l’écoulement de résine à travers un tissu poreux Formation de vides Influence des zones laissées libres dans le moule (« air channels ») Observation de la progression du front de résine et comparaison avec les données issues du calcul

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude Modélisation possible de ces phénomènes grâce à l’approche des perméabilités équivalentes et à la loi de Darcy Schémas issus d’une publication de Bickerton

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude Enoncé de la loi de Darcy u : débit de l’écoulement K: perméabilité du tissu imprégné η: viscosité du fluide employé P: gradient de pression

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude (2) Possibilité de mettre en place un plan d’expérience sur les paramètres suivants: –Viscosité de la résine –Température –Débit de résine –Pression d’injection –Localisation des points d’injection –Dimension des « air channels » –Type de renfort –Ratio renfort / résine Possibilités de comparaison entre théorie et expériences

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Reste à aborder Phénomènes de capillarité Compétition avec phénomènes de gravité et d’écoulement Optimisation des énergies de surface Modélisation du problème

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude (3) Approfondir la question de la formation de vides 2 types de vides: macro et micro Macro-vides observés lors des expériences Schéma issu d’une publication de Ruiz et al.

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude (4) Etude de la compétition entre phénomènes de capillarité et phénomènes d’écoulement de résine Existence de modèles empiriques pour déterminer la quantités de vides

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Analyse bibliographique Perspectives pour la poursuite de l’étude (5) Recherche d’un Ca* optimum à l’aide de boucles numériques sur les variables de Darcy Mise en pratique de ces boucles Graphe issu d’une publication de Ruiz et al.

CEA DSM Dapnia P. KANIKI - Compréhension des phénomènes mis en jeu lors d’imprégnations29/08/ Bilan Un socle de modèles théoriques Un montage expérimental maîtrisé par le technicien Des pistes de travail pour la suite du programme