Optimisation des ventilateurs utilisés dans les mines souterraines

La ventilation dans les mines souterraines joue un rôle clé dans la sécurité des travailleurs et travailleuses, mais pose plusieurs défis quant à leur performance. Est-ce possible de l’améliorer en ajustant leur conception et ainsi augmenter la sécurité? C’est dans le but de répondre à cette question que Seyyed Mojtaba Fakhkhari, doctorant en ingénierie à l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), a réalisé ses travaux de recherche. 

Avec son projet intitulé « Optimisation des performances des ventilateurs axiaux miniers basée sur l’interaction fluide-structure », Seyyed s’est intéressé particulièrement aux turbomachines et spécifiquement aux éléments structuraux et aux compresseurs axiaux qui les composent. À l’aide de calculs mathématiques, il a cherché à mieux comprendre et améliorer la performance et la fiabilité des turbomachines, notamment en étudiant l’impact des flux d’air sur leur structure. Il a constaté qu’en utilisant la parallélisation MPI* et une simulation très détaillée des flux d’air, il était possible de rendre un compresseur 33 % plus sécuritaire, sans perdre en efficacité. Par ailleurs, en testant différentes configurations et en analysant les résultats avec des outils statistiques, le doctorant a réussi à augmenter la performance des ventilateurs de 9 %, tout en réduisant le bruit, la consommation d’énergie et les coûts. 

Dans le cadre de ses travaux, Seyyed a également proposé un nouvel algorithme plus performant pour optimiser les systèmes, ce qui pourrait être très utile dans plusieurs domaines techniques et industriels. L’algorithme pourrait d’ailleurs permettre d’accroître les performances des pales de compresseurs, de turbines ou de ventilateurs en optimisant leur forme. La conception de la pale Chinook torsadée utilisée dans les ventilateurs souterrains a été améliorée, ce qui a permis une augmentation marquée du rendement du ventilateur. De plus, la fiabilité à long terme de la pale a été augmentée grâce à des modifications structurelles permettant de prolonger sa durée de vie en fatigue. 

En résumé, cette étude montre que l’optimisation permet de rendre les machines plus efficaces et plus sûres, ce qui est très utile pour la ventilation souterraine. Seyyed Mojtaba Fakhkhari a soutenu sa thèse le 14 avril dernier, sous la direction de Hatem Mrad, professeur à l’École de génie de l’UQAT. Le programme de doctorat en ingénierie est offert en extension en vertu d’une entente avec l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC).

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*Méthode qui divise les calculs entre plusieurs ordinateurs pour aller plus vite