Les tricheurs du « Ice Bucket Challenge »

Un article de Julien Boissat

Le mois dernier, j’ai assisté à une séance de formation pour les équipes du Support technique des revendeurs SOLIDWORKS. J’étais avec mes collègues Henri et Andreas; Henri a mentionné qu’on l’avait défié de participer au « ice bucket challenge » (défi du seau d’eau glacée) et nous a montré la vidéo de l’ami qui l’avait défié. Cette personne était debout avec un seau d’eau et un sac de glaçons à ses côtés. Après son discours, il a déchiré le sac, versé les glaçons dans l’eau; il a rapidement mélangé et s’est versé le mélange dessus.

Il y a une chose sur laquelle nous avons tous été immédiatement d’accord: l’eau n’avait certainement pas eu le temps de devenir réellement froide.

Il est bien commode dans ce cas de montrer que l’on met vraiment des glaçons dans l’eau!! A ma connaissance, l’eau du robinet ne se refroidit pas instantanément lorsqu’on y met des glaçons. Il faut attendre un moment. C’est une leçon que j’ai apprise en mettant des glaçons dans mon pastis, je veux dire dans mon soda (bien sûr – toujours boire avec modération ).

Alors combien de temps devez-vous attendre pour que l’eau soit vraiment froide? Pour répondre à cette question, toute personne normalement constituée tombe dans l’une de ces trois catégories:

• La personne arrogante: «Il faut 1 minute et demi ». Elle le sait, un point c’est tout.
• La personne pratique: «Faisons un test. Il y a des glaçons dans le congélateur. Quelqu’un a-t-il un chronomètre? » (La personne pratique est aussi vieux jeu).
• La personne odieuse: « C’est une question stupide » et elle retourne à ses discussions sur ce qui est vraiment important: elle-même.

 

Mais je ne suis pas comme tout le monde, je vais donc faire une simulation. Je sais que la modélisation d’un seau d’eau avec des glaçons dans SOLIDWORKS Flow Simulation sera loin d’être aussi rapide que de réaliser le test dans la vraie vie, mais ça n’a aucune importance.

De même, SOLIDWORKS Flow Simulation n’est pas vraiment destiné à faire ce genre de simulation. Il fait beaucoup de choses très bien, mais si vous voulez simuler la fonte des glaçons à la surface de l’eau alors que tout est en mouvement, vous allez devoir faire des compromis.

• Agitation: peut être estimée en faisant une première simulation pour obtenir le mouvement de l’eau, et en l’utilisant comme condition initiale pour la simulation réelle. Les glaçons resteront toutefois statiques.
• Températures initiales différentes: les glaçons sont à -18°C (si vous n’êtes pas un gros tricheur ayant gardé le sac légèrement en dessous de la température de congélation), l’eau à 18°C, et le seau peut être à 20°C – c’est très facile à entrer.
• Le domaine du fluide sera défini en plaçant un couvercle virtuel de manière à obtenir une cavité – pratique courante pour ce type de simulation.
• Changement de phase: c’est quelque chose que nous ne pouvons pas simuler directement. Mais nous pouvons l’estimer en définissant une courbe de chaleur spécifique (Cp) utilisant la Cp de la glace, environ 2060 J/kg.K et celle de l’eau, environ 4200J/kg.K, dans leurs domaines de température respectifs, puis en ajoutant autour de la température de fusion une valeur haute qui représente la chaleur latente de fusion (334000 J.kg). Dans l’ensemble, cela ressemble à ça:

Donc, j’ai récupéré un seau de 3D ContentCentral (merci Jesse Mathey). J’ai ajouté 60 glaçons de 2.5 cm³ chacun, un couvercle (pour créer un espace interne de 7 litres) et défini mes projets.

Voici à quoi cela ressemble (demi modèle, couvercle caché):

J’ai laissé la simulation tourner pendant 500s (environ 8 minutes). Voici une vue de l’évolution de la répartition de la température:

 

Dans le graphique ci-dessous, vous pouvez voir la température moyenne de l’eau en fonction du temps:

 

En fin de compte, avec toutes les approximations que nous avons faites et avec à peu près 450 g de glace dans cette eau, il faut environ 7 minutes pour la ramener à 10 ° C, ce qui devrait être ressenti comme étant assez froid.

Par conséquent, challengers du défi du seau d’eau glacée, prenez votre temps, laissez l’eau tranquille et laissez les glaçons fondre. La patience est une vertu. Et à tous les téléspectateurs qui soupçonnent qu’il y a de la tricherie dans l’air lorsqu’ils ne voient pas de glaçons géants, méfiez-vous, vous pourriez avoir tout faux…

Le mois prochain, nous étudierons le refroidissement de bouteilles de bière dans un courant d’eau froide. Je pense que je vais juste faire un test physique pour changer .