Effet de l’orientation des rues par rapport à l’axe principal sur la dispersion de polluant

Abstract

Le problème de la pollution de l’air dans les villes est devenu préoccupant quant à l’avenir et le développement des grandes cités urbaines. Dans le but d’étudier les processus physiques mis en jeux dans le transport, la diffusion et l’accumulation des polluants, des outils CFD ont été développés pour simuler la structure de l’écoulement et de la dispersion des différents polluants dans des configurations urbaines complexes. Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette optique et s’intéresse à l’étude numérique des caractéristiques d'écoulement et la dispersion des polluants autour des bâtiments. Trois modèles de fermeture de turbulence RANS, à savoir le modèle k-ɛ standard, le modèle k-ɛ réalisable et le modèle k-ɛ RNG ont été testés. Deux configurations ont été étudiés. La première est en 2D où deux géométries sont considérées : cas d’un seul obstacle isolé et cas de deux obstacles formant une rue canyon idéalisée. Quant à la seconde configuration, en 3D, constituée de quatre obstacles placés perpendiculaires à l’axe principale puis orientés d’un angle de 45° par rapport à l’axe pour tester l’effet de l’orientation des rues sur les taux de concentration. La simulation numérique est effectuée au moyen du code OpenFOAM® qui utilise la méthode des volumes finis pour résoudre les équations de transport de la masse, de la quantité de mouvement, de l'énergie cinétique turbulente et du taux de dissipation turbulente. La comparaison avec des résultats expérimentaux a fait ressortir que le modèle RNG k-ɛ donne un meilleur accord. De plus, les coefficients standard du modèle RNG k-ɛ ont été adaptés pour mieux prédire les caractéristiques d'écoulement dans la couche limite urbaine. Les résultats obtenus montrent un bon accord avec les mesures expérimentales pour le profil d'écoulement de vitesse et l'intensité cinétique turbulente. Enfin la concentration du polluant dépend du nombre de Reynolds et de la disposition des sources pour une configuration géométrique donnée.