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Modélisation de la dispersion atmosphérique en milieu complexe et incertitudes associées

TitleModélisation de la dispersion atmosphérique en milieu complexe et incertitudes associées
Publication TypeThesis
Year of Publication2007
AuthorsDemaël, E
DegreePhD T, Ecole Nationale des ponts et Chaussées
UniversityEcole Nationale des ponts et Chaussées
CityMarne la vallée
AbstractL'étude de l'impact des rejets atmosphériques industriels en fonctionnement normal ou des risques liés aux émissions accidentelles nécessite aujourd'hui l'utilisation d'outils numériques. Ceux-ci présentent des degrés de complexité divers et sont adaptés aux diérentes échelles de l'atmosphère. À l'échelle locale, les modèles gaussiens sont les plus utilisés par les équipes opé- rationnelles, présentant l'avantage d'être économiques en terme de coût de calcul. Ils peuvent en revanche s'avérer partiellement ou totalement inadaptés aux cas complexes où la dispersion est fortement inuencée par la présence de bâtiments et/ou d'un relief accidenté. Dans de telles situations, les modèles CFD atmosphériques, dont ceux fondés sur une approche RANS, orent une alternative intéressante mais augmentent considérablement le coût numérique. Par ailleurs, ils présentent également des lacunes qui leur sont propres et qu'il est nécessaire d'identier. Aussi, l'ingénierie dans le domaine de la dispersion atmosphérique a-t-elle besoin de bénécier d'une évaluation comparative de ces diérentes approches et d'une méthodologie adaptée à un cadre opérationnel. Au cours de cette thèse, des réponses sont apportées quant à l'intérêt oert par les mod èles CFD associés à une approche RANS à diusivité turbulente, à l'instar du modèle Mercure_ Saturne, pour la modélisation de la dispersion en champ proche et en zone complexe, en regard du rapport entre qualité des prédictions et temps de calcul oert par les modèles fondés sur une formulation gaussienne. Dans un premiers temps, ces diérents modèles sont comparés sur une expérience de rejet surfacique en terrain plat que constitue la campagne Prairie Grass, permettant d'évaluer sur un cas simple l'outil CFD Mercure_Saturne par rapport à la formulation gaussienne, dont la paramétrisation des écarts-types de la dispersion est ici issue de Briggs (1973) et Doury (1976). Le modèle Mercure_Saturne est ensuite comparé à la plateforme de dispersion ADMS pour la modélisation de la dispersion atmosphérique sur le site CNPE de Bugey dont l'orientation des bâtiments par rapport aux directions principales du vent inuence grandement les processus dispersifs. Cette étude s'appuie sur les mesures en souerie réalisées en amont par le LMFA. Dans un derniers temps, la comparaison se poursuit par la modélisation de la dispersion sur le site CNPE de Flamanville dont la particularité est la présence d'une falaise abrupte accolée aux bâtiments réacteurs. Encore une fois, des données en souerie fournies par le LMFA servent de support à l'évaluation des modèles. Enn, une attente concerne aujourd'hui l'incertitude portant sur les résultats fournis par les modèles, liée à celle inhérente aux données d'entrée. Dans ce but, nous proposons ici deux approches permettant d'y répondre dans le cas précis de la modélisation de la dispersion sur le site CNPE de Bugey à l'aide du modèle Mercure_Saturne. La première, très connue, est la méthode de Monte-Carlo qui permet dans le même temps d'accéder à la variabilité globale des variables d'intérêt et de quantier l'importance relative de chacune des variables d'entrée. La seconde, la méthode de Morris, permet une hiérarchisation des facteurs d'entrée en fonction de leur inuence sur les sorties.
URLhttp://cerea.enpc.fr/fr/theses.html