champ électrique - Constellation (UQAC)

Université du Québec à Chicoutimi
Mai 1977
MEMOIRE
présenté à
L'UNIVERSITE DU QUEBEC A CHICOUTIMI
comme exigence partielle
pour l'obtention du grade de
MAITRISE ES SCIENCES ( ENERGIE )
par
DINH VAN PHUOC
INFLUENCE DU CHAMP ET DE LA CHARGE ELECTRIQUE SUR
LA COLLISION ET LA COALESCENCE DES GOUTTELETTES DE
NUAGE ET SUR L'AGREGATION DES CRISTAUX DE GLACE.

bibliothèque
Paul-Emile-Bouletj
UIUQAC
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REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier sincèrement le Dr. Phan Cong Luan
à la fois pour les précieux conseils et 1'encourragement qu'il
m'a prodigués tout au long de cette étude.
Je tiens aussi à exprimer ma gratitude aux autorités
de l'Université du Québec à Chicoutimi pour les facilités tant
au point de vue intellectuelles que matérielles qu'ils m'ont
données et qui ont été grandement appréciées de ma part.
Poursuivre des études et parallèlement occuper une
situation à plein temps m'ont obligé à diminuer mes activités
.familiales et sociales; aussi j'apprécie fortement la compréhension
de mon épouse qui m'a permis enfin d'atteindre l'objectif fixé.

RESUME
Dans la première partie du présent travail nous avons
réalisé une étude expérimentale sur la mesure des coefficients de
collision et de coalescence des gouttelettes d'eau dont le diamètre
se situe entre 2 MM et 8M-W .La méthode consiste à photographier
la trajectoire des gouttelettes tombant en chute libre. Les coeffi-
cients de collision sont déterminés â partir de ces photographies
en mesurant la séparation et la largeur des trajectoires des goutte-
lettes impliquées dans les collisions.Ces photographies permettent
aussi de constater si les gouttelettes se séparent ou non après
la collision.
Le résultat montre que la fréquence de coalescence est
nulle en l'absence du champ et de la charge électrique. Dans le cas
des gouttelettes neutres, cette fréquence augmente presque linéaire-
ment entre 100 et 400 V/cm et à partir de 400 V/cn elle augmente
plus rapidement. Quant aux gouttelettes chargées dans un champ nul,
la fréquence de coalescence est nulle si les particules portent des
charges de même signe; par contre si le brouillard est composé de
gouttelettes chargées de signe contraire alors la fréquence de coales-
cence augmente avec la valeur absolue de la charge.Cette augmentation
de fréquence est relativement lente pour de faibles charges et devient
plus rapide pour des charges plus grandes que 10" C.
Dans les deux cas(avec champ électrique et charges électri-
ques) il est démontré que le coefficient de coalescence est unitaire.
De plus,l'ordre de grandeur du coefficient de collision est trouvé
très élevé en accord avec la prédiction théorique de Sartor.

Des expériences sur la collision et la coalescence sont
aussi menées avec des gouttelettes surfondues et on a constaté que
l'effet de la surfusion est insignifiant sur le processus de colli-
sion et coalescence.
La deuxième partie de cette étude porte sur l'influence
du champ électrique dans l'agrégation des cristaux de glace.
Des cristauxde glace de forme hexagonale (plaquette) et
ayant une dimension comprise entre 15 et 50yU»de diamètre sont formés
parsuite de l'injection de vapeur d'iodure d'argent dans un brouillard
de gouttelettes surfondues. Ces cristaux laissés à eux même,tombant
ensuite enchute libre à travers une région où règne un champ élec-
trique vertical et négatif(pointé vers le bas).Des échantillons
de brouillard de cristaux sont receuillis et analysés.
Le résultat montre que le champ électrique favorise grande-
ment l'agrégation des cristaux de glace. A la lumière des résultats
le coefficient d'agrégation doublerait au moins sa valeur à un
champ de 1000 V/cm. L'influence du champ électrique devient importante
seulement à partir de 400 V/cm.De plus on a constaté aussi que le
taux d'agrégation augmente en fonction du champ électrique jusqu'à
une certaine limite de l'ordre de 1500 V/cm: à partir de cette valeur
du champ,1'influence du champ électrique devient constante.L'existence
de cette limite pourrait rendre plausible l'hypothèse disant que
le champ électrique favorise plutôt l'adhésion entre cristaux que
la collision des cristaux.