Installation de recherche sur le frasil

Unique en son genre, la nouvelle installation de recherche sur le frasil du CNRC reproduit le phénomène du frasil dans un bassin d’essai de grande taille, bien instrumenté et dans lequel les conditions sont contrôlées. Le terme « frasil » désigne les cristaux de glace qui se forment dans l’eau turbulente en surfusion. Il s’agit d’un domaine de recherche important dans les pays froids comme le Canada, car il est bien connu que le frasil obstrue les prises d’eau des stations d’épuration municipales, des centrales hydroélectriques et des centrales nucléaires, en plus de nuire au déplacement des navires. Par ailleurs, le frasil joue un grand rôle dans les inondations attribuables à la glace, susceptibles d’engendrer des millions de dollars de dommages. En étudiant le frasil et son impact, les chercheurs du CNRC pourront trouver des solutions techniques innovantes pour remédier à ces problèmes.

Nos capacités

Le bassin d’essai, situé à St. John’s (Terre-Neuve-et-Labrador), se compose d’une citerne d’eau en boucle ou canal qui, par sa forme, rappelle une piste de patin de vitesse (un ovale allongé aux côtés rectilignes).

Avec environ 800 mètres cubes d’eau y circulant en permanence, ce canal mesure 36 mètres de longueur sur 12 mètres de largeur et encercle un îlot central de 30 mètres sur 6 mètres. Au centre, la ligne qui parcourt la totalité du circuit fait 88 mètres. Le canal dans lequel circule la colonne d’eau, entre la paroi externe et celle de l’îlot intérieur, a une largeur de 3 mètres, soit autant que sa profondeur à l’emplacement le plus creux. L’installation a été conçue pour que l’eau y coule à une vitesse pouvant atteindre 1,5 mètre par seconde, grâce à 4 propulseurs électriques.

L’air ambiant dans l’installation peut être refroidi jusqu’à une température de -20 °C et 6 ventilateurs, d’un côté, permettent d’engendrer des vents d’une vitesse d’environ 55 km/h au-dessus de cette partie du canal. On peut refroidir l’eau à raison d’environ 0,07 °C l’heure, au maximum.

La température de l’eau peut être abaissée au-delà de son point de congélation pour atteindre l’état de surfusion, condition essentielle à la formation du frasil. On détermine la température grâce à 12 thermistors de haute précision placés à 1 mètre et à 2 mètres de profondeur et au moyen de 6 détecteurs de température à résistance.

Le courant produit les turbulences dans la colonne d’eau; celles en surface le sont par le champ de vent. Des profileurs de courant à effet Doppler latéraux et verticaux mesurent la force du courant. Les technologistes utilisent un système manuel pour échantillonner le frasil et estimer la concentration de glace dans la colonne d’eau. On recourt aussi à la vélocimétrie à effet Doppler acoustique pour établir la vitesse de l’eau à haute fréquence en un point précis et vérifier la violence des turbulences. Deux caméras sous-marines à haute définition et plusieurs autres, en surface, fournissent l’imagerie optique. Actuellement, les chercheurs testent un lecteur laser sous-marin afin de mesurer et de quantifier les accrétions de frasil sur des surfaces expérimentales. D’autres sortes de capteurs (des sondes de pression hydrostatiques, par exemple) peuvent aussi être déployés et testés à l’installation.

Pourquoi travailler avec nous?

Nous collaborons avec l’industrie pour faire le pont entre l'innovation et la commercialisation. Le CNRC joue un rôle capital dans l’atténuation des risques associés à la technologie. Parallèlement, il effectue des démonstrations qui aideront l’industrie à mettre en marché les technologies en question. En travaillant avec le CNRC, vous profiterez d’un avantage sur la concurrence, car vous aurez accès à des installations d’essai spécialisées et adaptables auxquelles s’ajouteront le vaste savoir et l’expérience de ses chercheurs. Le CNRC mise sur des experts qui possèdent une expérience considérable dans l’application des techniques de pointe en ingénierie à des situations hydrauliques complexes.