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

Résumé

Lorsque les avions sont au sol pendant les temps froids, ils sont soumis aux intempéries telles que la neige, le vent, la pluie verglaçante. Ces intempéries peuvent provoquer une formation de glace qui peut entraîner des accidents lors du décollage. Pour remédier à ce problème, on utilise des liquides antigivre qui permettent de protéger l'avion contre l'apparition de glace. Cette protection est obtenue par retard de la congélation due à l'absorption et la dilution de la précipitation.

Afin de prédire les temps de protections disponibles pour chaque fluide, il faut étudier la congélation d'un film fluide soumis à une précipitation surfondue. Pour cela, le laboratoire international des matériaux antigivre (LIMA), en collaboration avec des compagnies fabriquant de produits commerciaux, a développé une méthode normalisée appelée WSET (Water Spray Endurance Test) pour mesurer le temps de protection du fluide antigivre. Cette méthode consiste à appliquer un fluide antigivre sur une plaque inclinée refroidie et à le soumettre à un brouillard givrant afin de mesurer le temps s'écoulant avant l'apparition de la glace. Les expériences effectuées au laboratoire sont longues, coûteuses et limitées dans leurs paramètres. D'autre part, elles ne permettent pas une description détaillée du fluide au cours du phénomène de drainage et de dilution.

L'objectif principal de ce mémoire est de réaliser une simulation numérique de la méthode normalisée. Pour réaliser cette simulation, on a développé un modèle mathématique reproduisant les phénomènes physiques. Tout d'abord, on a modélisé les phénomènes physiques décrivant l'écoulement visqueux, la dilution et la congélation du film fluide antigivre. Puis, on a conçu une simulation numérique, basée sur la modélisation, qui est capable de prédire le temps de protection du fluide antigivre, tout en donnant des informations sur la vitesse, la concentration en eau, la température en chaque point du fluide.

Le code de simulation du phénomène a été validé en comparant ses résultats avec ceux qui sont issus de la méthode normalisée. Il permet de déterminer rapidement le temps de congélation du film fluide en fonction des caractéristiques physiques du fluide (viscosité, concentration en eau, dilution) et des conditions micro-météorologiques (température, tension de surface, taux de précipitation). Le code peut être directement utilisé par l'industrie pour étudier et prédire les performances des fluides.