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Mieux prédire le comportement de la neige

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Publié le mercredi, 01 mars 2017

Des ingénieurs de l'Université du Luxembourg travaillent en collaboration avec des scientifiques du WSL Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF en Suisse en vue de mieux analyser les propriétés mécaniques de la neige. Le projet a pour objectif d'élaborer un modèle informatique pouvant contribuer à résoudre des problèmes techniques typiques liés à la neige.

En prédisant le comportement de la neige, le modèle pourrait par exemple permettre d'anticiper les avalanches, de déterminer la charge causée par la neige sur les bâtiments ou de calculer la traction des véhicules sur des surfaces couvertes de neige.

Après avoir étudié plusieurs scénarios d'inondation, élaboré une méthode mathématique innovante afin de simuler le flux de débris et prédit son impact mécanique sur les bâtiments et les structures, Bernhard Peters, professeur en thermodynamique et dynamique des fluides et responsable de l'équipe de recherche LuXDEM au sein de la Faculté des Sciences, de la Technologie et de la Communication, a élargi ses activités de recherche aux simulations de la neige.

Élaboration d'un nouveau modèle discret

Le professeur Peters et son équipe de recherche développent actuellement un modèle capable de calculer les propriétés et le comportement des masses de neige qui sont soumises à des taux élevés de déformation, en se basant sur la structure des particules microscopiques de la neige. « Un tel modèle possède plusieurs avantages par rapport aux modèles traditionnels. Tout d'abord, notre modèle peut directement intégrer des informations microstructurelles. Ensuite, il prend en compte les contacts et les liaisons qui se forment entre les grains de neige. Enfin, il peut explicitement prendre en considération les importants déplacements et le réarrangement des grains de neige au cours de la déformation. Par conséquent, ce modèle particulaire prend explicitement en considération l'ensemble des processus physiques à micro-échelle pertinents », explique Bernhard Peters.

Afin de valider ce nouveau modèle, le professeur Peters a rassemblé des experts du domaine issus de l'un des instituts mondialement réputés en matière de recherche sur la neige, à savoir le WSL Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF, situé à Davos-Dorf, en Suisse. « Le projet combine les compétences complémentaires des deux groupes de recherche associés, le Luxembourg étant un expert en modélisation discrète d'éléments et la Suisse en recherche tomographique et en mesure expérimentale des caractéristiques de la neige », ajoute le professeur Peters.

Ce projet binational a été officiellement lancé lors d'une réunion de lancement le 8 décembre 2016. Il est financé par le Fond National de la Recherche Luxembourg (FNR) et le Swiss National Science Foundation (SNSF) pour une période de 3 ans.

© Michel Brumat / Université du Luxembourg