Simulation de trajectoires 3D de plaques planes avec introduction d'un modèle de moment dynamique

Résumé

Les phénomènes de givrage sur les surfaces d’un avion en vol peuvent provoquer des dysfonctionnements de capteurs ou de commandes de vol, en plus de détériorer les performances aérodynamiques de l’appareil. Des systèmes antigivrages, destinés à prévenir la formation de givre, et de dégivrage, qui délogent de la glace déjà formée, sont ainsi montés sur les avions pour lutter face à cette accrétion de glace parasite. Néanmoins, le dégivrage est à l’origine d’une nouvelle menace pour la sécurité de l’appareil en générant des débris de glace qui peuvent impacter la carlingue ou être ingérés par les moteurs. Il est ainsi nécessaire en phase de conception d’un avion de pouvoir estimer la trajectoire des débris potentiels, pour éviter de placer un élément vital de l’appareil, tel qu’un moteur, dans une zone fortement soumise au passage de débris de glace. L’objectif du présent projet de recherche est de développer un outil de simulation numérique de trajectoires 3D de débris de glace de forms sphériques et de plaques planes dans un écoulement CFD. La contribution majeure dans l’implémentation de cet outil est l’introduction d’un modèle de moment dynamique pour la plaque plane en rotation, basé sur une extrapolation 3D d’un modèle bidimensionnel tiré de la littérature. Une approche lagrangienne sera retenue pour étudier les trajectoires des débris de glace. Pour y parvenir, la détermination des efforts aérodynamiques sur le débris en tout point du domaine fluide nécessitera une interpolation dans la solution CFD de l’écoulement ainsi que la détermination à chaque itération de l’orientation du débris dans le cas de la plaque plane en rotation. Après validation vis-à-vis de la littérature pour les deux types de débris, à savoir sphériques et plaques planes, le code de trajectoire sera mis en application dans des champs de vitesse aéronautiques 3D pour simuler des charriages de débris de glace autour, notamment, d’un avion blended-wing-body. Dans le cas de la plaque plane, l’accent sera mis sur la comparaison entre le modèle de moment dynamique développé et un modèle préexistant de la littérature pour comparer le comportement obtenu via le nouveau modèle. Les résultats autour du blended-wing-body serviront à visualiser dans un plan transverse à l’arrière de l’appareil les empreintes des trajectoires des débris, en vue d’un futur travail de placement des moteurs sur l’avion.

Date	24 avr. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Morency (Directeur(-trice))