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R&Ud
Methcde de calcul de cwEident8 de concentration d'eau en tridimensionnel
et ses applications industriella
Cet expos& decrit successivement l'inte-
ret de disposer dune methode tridimension-
nelle de calcul de coefficients de concentration
de gouttelettes deau. ses principes g6neraUx
ainsi que le detail descodes de calcul utilis6s.
Des applications au positionnement de sondes
sur les avions Airbus 340 et ATR 72 sont en-
suite presentees, mettant principalement en
evidence l'influence du diametre des gouttes
sur la concentration mesuree
Notations
Le contexte
Masse de la goutte
Masse volumique de la goutte
Diametre de la goutte
Reynolds de la goutte
Acceleration de la goutte
Surface de reference aerodynamique
Force exercee sur la goutte
Vitesse relative locale de la goutte par
rapport a l'air
Coefficient de trainee aerodynamique
de la goutte
Masse volumique de l'air
Viscosit& dynamique de Yair
Coefficient de concentration deau
La necessite du vol par mauvaises
conditions meteorologiques s'est considerablement
accrue ces derniires annees du fait de
l'inter&t des compagnies airiennes a mieux
rentabiliser les appareils de leurs flottes.
Parmi ces conditions defavorables. le givrage
des difErents constituants de l'avion est un
risque important. Afin dassurer un niveau de
securite des personnes et des materiels identique
a celui exige par bonnes conditions met&orologiques.
il s'est aver6 necessaire de deve-
P. P EL
aerospatiale
division avions
A/DET/EG,/Aero
3 16, route de Bayonne
3 1060 Toulouse Cedex 03
France
6-1
lopper des competences specifiques dans les
domaines des previsions, mesures et protec-
tions. Ces domaines rentrant directement en
ligne de compte dans les exigences rkglemen-
taires, fls interessent particulierement les in-
dustriels. soucieux de certifier leurs produits.
Dans cette optique. de nombreux outfls
utilisables au niveau industriel ant ete developpes.
En particulier, l'accent a &t& mis sur les
methodes theoriques qui. une fois validees,
autorisent plus de souplesse et sont dun coct
de mise en oeuvre moindre que les methodes
expkrimentales.
Cest dans ce contexte qu'une methode
theorique de calcul de coefkients de concen-
tration d'eau en tridimensionnel a 6te mise en
place par aerospatiale. et utlliee dans le cadre
des diErents programmes davions auxquels
celle-ci est associee.
Int&ri!t de cet outil
Les accretions de givre sont le resultat
de la congelation apres impact sur la paroi de
l'avion des micro-gouttelettes deau en surfu-
sion qui se trouvent en suspension dans les
nuages givrants. De la quanut6 de gouttelettes
captee a la paroi de l'avion va dependre le taux
de croissance du givre et finalement la forme
de l'accretion en cet endroit.
Afin de pouvoir garantir le comporte-
ment sain dun avian dans ces conditions, il
est preciew de connaitre a priori les parties de
l'apparefl qui seront sujettes a m accretions de
glace, mais aussi les parties et les zones decou-
lement autour de l'avion qui seront masquees.
Cette connafssance permet alors de di-
mensionner correctement les equipements de
degivrage et danti-givrage et aussi de bien po-
sitionner et etalonner les sondes de mesures
qui intewiennent dans le processus de certifi-
cation de l'avion. Pour certaines parties de
l'avion (fuselage. entree dair,...). l'utilisation
de methodes theoriques bidimensionnelles
disponibles depuis longtemps est une ap-
proximation grossiere: fl est alors necessaire
de prendre en compte la tridimensionnalite de
l'ecoulement.