Objectifs scientifiques
Les cristaux de glace présents dans l’atmosphère jouent un rôle important dans le cycle des précipitations et, par conséquent, dans la durée de vie et l’impact radiatif des nuages. Cependant, en raison de leur faible abondance dans l’atmosphère et de la difficulté à les mesurer, leur influence sur le climat reste très incertaine. L’objectif de ce projet est de développer un instrument qui permettra d’augmenter ces observations dans différents environnements et de fournir des mesures sur une large plage de températures afin d’obtenir des mesures représentatives de ces processus dans l’atmosphère et d’améliorer les modèles climatiques.
Cet instrument innovant de mesure en ligne de la nucléation de la glace fait appel aux techniques microfluidiques, à la détection optique en ligne, et au contrôle de température. Sa conception est le fruit du partenariat entre le LaMP (Clermont-Ferrand), Femto-ST (Besançon) et la DT-INSU (Gif-sur-Yvette).
Rôle de la DT
La demande adressée à la DT consiste à réaliser la conception mécanique de l’instrument, à mener des simulations thermiques, à réaliser les pièces sur machines-outils CN, et à les assembler.
Conception et réalisation mécanique du porte puce
Le principe est de refroidir la puce micro-fluidique par un dispositif Peltier couplé à un échangeur thermique. Au total, trois surfaces sont refroidies : la partie stockage de la puce (jusqu’à -35°C) et les parties avant et après du circuit (à +5°C). Les fonctions principales sont de :
- Maintenir la puce en place, avec un démontage relativement simple,
- Permettre une visualisation de la zone d’intérêt,
- Eviter la formation de givre,
- Contrôler la température de la puce par zones.
Modélisation thermique transitoire
Les différentes techniques de modélisation suivantes sont prises en compte :
- Conduction entre les faces en contact.
- Échange entre les refroidisseurs en cuivre et les conduites d’eau de refroidissement.
- Circulation d’air dans l’enceinte intérieure.
- Convection libre des surfaces extérieures.
- Courant de fonctionnement linéairement variable pour le Peltier central.
Contact DT : Nicolas Geyskens