Modélisation numérique et expérimentale des phénomènes de givrage par accrétion de neige collante

The present work aims at studying the atmospheric phenomenon of wet-snow accretion to structures. This phenomenon may induce severe damages to structures. Freezing particles which generate wet-snow accretions are characterized by a mixed phase ice/water. The particle state in this framework is quantified by a dimensionless parameter: the liquid water content defined as the ratio of the particle liquid mass to the whole particle mass. This definition is different form the aeronautical one. In this work, wet snow is produced with an ambient temperature below . Both experimental and numerical approaches are undertaken to investigate the subject. The experimental approach, undertaken in a climatic wind tunnel, is based on the effect on the accretions obtained on a test structure. The particle is tuned by adjusting the ambient temperature of the test chamber. The results are synthesized by a coefficient defined as the ratio of the accretion mass flux to the snow mass flux. A first numerical model assesses the boundary conditions of the accretion model, i.e. the particle size distribution upstream the structure and the associated . The first part of accretion model concerns the study of the particle behavior close to the structure which is quantified with a Stokes number. The efficiency of particles to impact the structure is synthesized by a dimensionless parameter . The analysis of the experimental coefficient according to is developed. This allows to study the efficiency of particles to stick on the structure as a function of the . The result is synthesized by the coefficient. The second part concerns an attempt to model the accretion shape by the sticking efficiency as a function of the particle-surface angle of impact. A series of perspectives are presented.Ce travail est consacré à l'étude du givrage atmosphérique des structures par accrétion de neige collante qui peut conduire à des dommages sévères aux structures. Les particules à la base de ce type d'accrétions sont caractérisées par un mélange d'eau et glace quantifié dans cette étude par un paramètre sans dimension: la teneur en eau liquide: 푇 définie comme le ratio de la masse liquide sur la masse totale de la particule. La définition de la TEL considérée dans ce travail est différente de celle utilisée en aéronautique. Dans cette étude, la neige collante a été reproduite avec une températures ambiante négative. L'approche expérimentale, mise en oeuvre dans une soufflerie climatique, est consacrée à l'étude de l'effet de la 푇 sur l'accrétion de neige sur une structure de test. La 푇 est ajustée en modifiant la température ambiante. Les résultats sont synthétisés par le coefficient definì comme le ratio entre le flux massique de l'accrétion, et le flux massique de neige incidente. Un premier modèle numérique évalue les conditions aux limites pour le modèle d'accrétion: c.à.d. la distribution en taille des particules à l'amont de la structure et la 푇 associée. La première partie du modèle numérique d'accrétion concerne l'analyse du comportement des particules à proximité de la structure expérimentale quantifié par le nombre de Stokes. La capacité des particules à impacter la structure est synthétisé par le coefficient de collision . L'analyse du coefficient expérimental , en fonction de est développée. Ceci permet l'étude de la capacité des particules à s'accrocher à la surface en fonction de la 푇 . Le résultat est évalué par le coefficient de collage . La seconde partie expose une approche pour modéliser la forme d'accrétion, par le coefficient de collage , en s'appuyant sur l'angle d'impact entre la particule et la surface. Des perspectives sont proposées