Identification des descripteurs macroscopiques de la dérive pour sa modélisation

Identification of macroscop descriptors of drift for spray drift modeling

• Auteur / Autrice : Majid Alheidary
• Direction : Carole Sinfort, Jean-Paul Douzals
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 07/03/2016
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ITAP Information et Technologie pour les Agro-Procédés INRAE SupAgro Montpellier - Information – Technologies – Analyse Environnementale – Procédés Agricoles / UMR ITAP
• Jury : Président / Présidente : Gilles Belaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Santiago Planas de Marti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-France Destain, Christelle Gée

Mots clés

Mots clés libres

Derive

Pulverisation

Taille des gouttes

Spray pattern

Temps de vol

La soufflerie

Spray drift

Spraying

Droplet size

Spray pattern

Time of flight

Wind tunnel

Résumé

La dérive de pulvérisation peut être mesurée au champ ou en soufflerie. Paradoxalement, les tests au champ sont sujets à de grandes variations dues aux conditions atmosphériques mais peuvent être plus facilement réalisés contrairement aux tests en soufflerie. Ainsi les principaux modèles de dérive sont basés sur des mesures au champ alors que peu de modèles s’inspirent de mesures en soufflerie. L’objectif de ce travail a été de définir un ou des descripteurs de la dérive sur la base de l’analyse de courbes de dépôts obtenues dans la soufflerie d’IRSTEA Montpellier. Par rapport aux souffleries existantes, un protocole d’exposition de longue durée a été utilisé avec une forte densité d’échantillonnage. Un plan expérimental comprenant 99 modalités a été réalisé en tenant compte de différents types de buses (FF, AI, AI Twin jet), différente hauteurs de rampe de 40 à 80cm, différentes positions de la rampe (frontale, latérale et angles intermédiaires) et différentes vitesses de vent entre 2 et 7.5m s-1. Les résultats ont montré que le taux de dérive à 5m sous le vent (DR5) correspond au descripteur le plus robuste si l’on tient compte du large spectre de paramètres et de réglages. Des modèles de premier ordre ont été définis pour l’expression de l’effet de la vitesse du vent ainsi que de la hauteur de rampe selon le temps de vol des gouttes (ToF). Ainsi il est possible de comparer des résultats issus de conditions expérimentales différentes et de simuler l’effet de la vitesse du vent et la hauteur de la rampe pour un type donné de buse. Des mesures in situ de taille de gouttes ont confirmé la pertinence du temps de vol comme base de l’expression des résultats.

Spray drift might be measured either infield or in a wind tunnel through specific sampling strategies. Paradoxically field tests are subjected to a high variability due to the atmospheric conditions but can be more easily conducted in the absence of a wind tunnel. The result is that most of spray drift models are based on infield measurements. Conversely very few models were developed on the basis of wind tunnel measurements. The objective of this work was to define spray drift descriptors from the analysis of drift curves in IRSTEA wind tunnel. Compared to the majority of existing wind tunnels, a long duration exposure protocol was applied with a high sampling density. A large experimental plan of 99 modalities were conducted including nozzle types (FF, AI, AI Twin jet), boom heights from 40 to 80cm, boom positions (frontal, lateral, and intermediate angles) and wind velocities from 2 to 7.5ms-1. Results showed that the drift ratio at 5m (DR5) was the most robust drift indicator considering the wide range of parameters and operations conditions (wind velocity, boom height). First order models were drawn for the expression of the effect of the wind velocity and the boom height according to the droplet time of flight (ToF). As a result it was possible to compare data from different experimental conditions and to simulate the effect of the wind velocity and the boom height for a given type of nozzle. In situ droplet size measurements confirmed the relevance of the time of flight expression.