Academic literature on the topic 'Aéraulique – analyse'

Les algorithmes de classification permettent de gérer de grandes quantités de données. L'objectif de cette étude est de comparer deux méthodes de classification, la Classification hiérarchique Ascendante (CHA) et la méthode des Centres Mobiles (CM) sur des données de Tomographie de Résistivité Electrique (TRE) caractérisant le massif entourant la grotte de Lascaux. Le rendu de ces méthodes est analysé en tenant compte de la connaissance a priori de la géologie du site. Dans ce projet, la structuration des données en 2 à 5 classes vise à subdiviser le massif en domaines les plus homogènes possible afin de leur affecter des propriétés thermiques différentes dans un modèle 3D. Ces dernières serviront de paramètres d’entrée nécessaires aux simulations thermo-aérauliques de la grotte soumise à différentes conditions météorologiques.

La prise en considération des enjeux climatiques dans une phase préliminaire de la conception urbaine exige des outils d’aide à la conception, faciles à utiliser, rapides à exécuter, en harmonie avec le fonctionnement itératif de la conception. L’objectif de cette thèse est ainsi de produire un outil simple à utiliser en phase de design urbain permettant la prédiction de l’écoulement du vent, à une échelle locale et à hauteur de piéton, à partir des caractéristiques morphologiques urbaines. Cette lecture se fait via la construction d’un squelette du vide urbain. Ce squelette est ensuite rendu porteur d’informations qui viennent documenter les différentes composantes urbaines et leurs caractéristiques morphologiques à différentes échelles. Cette approche dynamique pour parcourir le vide urbain est aussi une approche d’analyse orientée champs pour capter et mesurer l’espace urbain au niveau d’un ensemble de capteurs virtuels ponctuels issus de l’échantillonnage du squelette. La démonstration de l’efficience des outils et méthodes proposés est faite pour trois types d’applications. La première est une production de profils de signatures morphologiques de quartiers. La seconde est une détection des différentes zones du vide urbain (rues, croisement de rues, places...). La troisième montre la capacité du squelette à renseigner sur la distribution du vent en ville
Considering climate issues in an early phase of urban design requires design tools that are easy to use, quick to execute, and in line with the iterative process of designing. This thesis aims to create a simple tool to be used during the urban design phase to predict wind flows on a local scale and at the pedestrian level, based on urban morphological characteristics. This reading occurs through the construction of an urban vacuum skeleton. The skeleton then carries information to document the different urban components and their morphological characteristics at different levels. The dynamic approach to cross the urban vacuum is also a field-oriented analytical approach to capture and measure the urban space at the level of a set of punctual virtual sensors whose skeleton is sampled. Demonstrating the efficiency of the tools and methods proposed was adapted to three types of applications. The first is a production of profiles of morphological signatures of neighborhoods. The second is a detection of the different areas of the urban void (streets, crossroads, squares...). The third shows the skeleton’s ability to provide information to learn about wind distribution in the city

Les flux d'air intérieurs, d'origine naturelle ou mécanique, participent de manière significative au transport de particules et aux transferts thermiques au sein des bâtiments. Que ce soit pour des raisons de santé et sécurité au travail, de confort thermique ou encore d'économie d'énergie, il est crucial de pouvoir les étudier sur place pour mieux les maîtriser. L'objectif de cette thèse aura été de développer une méthode permettant de mesurer sur site, la vitesse de flux d'air intérieurs sur de grands domaines d'observation (supérieurs au mètre carré). Pour cela, nous nous sommes tournés vers les techniques basées images qui consistent à suivre le mouvement de traceurs passifs introduits dans l'air pour en déduire une estimation de sa vitesse. Ce type de méthode est déjà largement utilisé en laboratoire de recherche pour étudier les écoulements dans des contextes bien maîtrisés. Cependant, le passage à la mesure sur le terrain et à l'observation grand champ nécessitent quelques adaptations. Ces adaptations concernent notamment le choix de nouveaux traceurs, l'éclairage ainsi que la méthode d'estimation de mouvement à partir de séquences d'images. Dans un premier temps, nous avons développé un algorithme d'estimation de mouvement permettant l'estimation de la vitesse aux grandes échelles à partir d'images de particules et d'images de scalaire. Nous avons ensuite éprouvé en soufflerie, sur des écoulements de couche de mélange et de sillage de cylindre, une méthode de mesure basée image grand champ n'utilisant qu'une seule caméra, un éclairage LED, des traceurs de type bulles ou fumée ainsi que l'algorithme évoqué plus haut. Nous avons confronté la mesure obtenue à une mesure réalisée par anémométrie à fil chaud. Les résultats de cette campagne de mesure ont montré la capacité de la méthode à mesurer les principales caractéristiques des écoulements considérés. Enfin, nous avons appliqué la méthode développée à une mesure sur site du flux d'aspiration d'une sorbonne de laboratoire en conditions réelles de fonctionnement. Cette mesure a permis de mettre en évidence des zones de forte turbulence et de recirculation, sources de fuites potentielles
Whether for reasons of health and safety at work, thermal comfort or energy saving, it is crucial to study them on site to better control them. The objective of this thesis was to develop a method to measure on site, the speed of indoor air flows over large areas of observation (greater than a square meter). To this end, we turned to image-based techniques that consist in following the movement of passive tracers introduced into the air to infer an estimate of its velocity. This kind of method is already widely used in research laboratories to study flows in well-controlled contexts. However, the transition to on-site measurement and wide field of interest requires some adaptations. These adaptations concern, in particular, the choice of new tracers, the lighting system as well as the motion estimation method from image sequences. First, we developed a motion estimation algorithm that allows the estimation of large-scale velocities from particle images and scalar images. We then tested in our wind tunnel, on mixing layer and cylinder wake flows, a large-scale image-based measurement method using only one camera, a LED lighting system, bubbles or smoke tracers as well as the algorithm mentioned above. We compared the obtained measurement with a measurement carried out by hot-wire anemometry. The results of this measurement campaign showed the ability of the method to measure the main characteristics of the considered flows. Finally, we applied the developed method to an on-site measurement of the suction flow of a laboratory fume hood under real operating conditions. This measure has made it possible to highlight areas of high turbulence and recirculation, causing potential leakages

Le bâtiment multizone est assimilé à un réseau aéraulique. Compte tenu des conditions climatologiques, un modèle de type perte de charge relie la circulation d'air à l'intérieur du bâtiment au champ de pression extérieur. La linéarisation du système est discutée pour plusieurs plages de vitesse avec une incidence de vent fixée. La réduction du modèle est ensuite effectuée par la méthode d'agrégation linéaire. Dans tous les cas de figure testés, le modèle agrégé a été validé. En conclusion, nous avons présenté les projets expérimentaux, concernant la mesure des pressions sur les facades du bâtiment et la fonction de perméabilité des ouvertures, qui feront de notre modèle un outil performant d'aide à la conception du milieu bâti.

Ce travail de thèse présente la modélisation numérique CFD du comportement thermique cutané humain en cryothérapie corps entier (CCE), un traitement par le froid qui consiste à exposer l'ensemble du corps à des températures très basses (-110°C) pendant 3 à 4 minutes. L'objectif est d'optimiser les protocoles de cryothérapie spécifiques et propres à chaque personne. Des approches expérimentales (cartographies cutanées de températures par thermographies infrarouges) et des mesures de températures réelles dans la chambre principale de cryothérapie sont réalisées pour alimenter lesconditions aux limites d’entrée des simulations d’une part et de valider les résultats numériques d’autre part. Un modèle mathématique a été établi permettant de prédire le refroidissement de la température cutanée dans différentes zones du corps au cours d'une séance de cryothérapie corps entier CCE pour différentes populations et morphotypes.Des simulations numériques ont été réalisées pour étudier le comportement thermo-aéraulique de la chambre de cryothérapie vide et occupée. Ces simulations ont montré que la présence d'une personne perturbe les champs thermiques et aérauliques dans la chambre pendant la séance de CCE, entraînant une augmentation de la température de la chambre due à la dissipation de chaleur par la personne. Ce phénomène devient plus remarquable lorsque le nombre de sujets augmente. D'autres simulations ont été réalisées pour étudier la cinétique de refroidissement cutané pour différents morphotypes pendant une séance de CCE. Les modèles numériques ont été validés par les résultats expérimentaux, démontrant ainsi une bonne concordance entre les deux résultats
This thesis presents the CFD modelling of human cutaneous thermal behaviour in whole-body cryotherapy (WBC), a cold treatment that involves exposing the entire body to very low temperatures (-110°C) for 3 to 4 minutes. The objective is to optimize cryotherapy protocols that are specific and tailored to everyone. Experimental approaches (cutaneoustemperature mapping by infrared thermography) and measurements of actual temperatures in the main cryotherapy chamber are carried out to provide input boundary conditions for simulations, on the one hand, and to validate numerical results on the other hand. A mathematical model has been developed to predict the cooling of skin temperature in different body areas during a whole-body cryotherapy (WBC) session for various populations and morphotypes.Numerical simulations were conducted to determine the thermo-aerodynamic behaviour of both the empty and occupied cryotherapy chamber. These simulations revealed that the presence of a person disrupts the thermal and airflow fields within the chamber during the WBC session, leading to an increase in chamber temperature due to heat dissipation bythe person. This phenomenon becomes more pronounced as the number of subjects increases. Further simulations were carried out to investigate the cutaneous cooling kinetics for different morphotypes during WBC sessions. The numericalmodels were validated against experimental results, demonstrating a good agreement between the two results

La dispersion d'agents biologiques hautement pathogène dans une zone urbanisée après un acte terroriste est l'une des situations que les agences de sécurité nationales ont besoin d'évaluer en termes des risques et de la prise de décision. La simulation numérique des écoulements turbulents dans les zones urbaines, y compris la surveillance de la dispersion des polluants, a atteint un niveau de maturité suffisant pour faire des prédictions sur les zones urbaines réalistes jusqu'à 4 km2. Les simulations existantes sont déterministes dans le sens que tous les paramètres qui définissent le cas étudié (l'intensité et la direction du vent, la stratification atmosphérique, l'emplacement de la source des émissions, etc.) devraient être bien connu. Cette précision ne peut être atteint dans la pratique en raison d'un manque de connaissances sur la source d'émissions et de l'incertitude aléatoire intrinsèque des conditions météorologiques.Pour augmenter la contribution de la simulation numérique pour l'évaluation des risques et la prise de décision, il est essentiel de mesurer quantitativement l'impact d'un manque de connaissances en termes de résolution spatiale et temporelle des zones de danger.L'objet de cette thèse est d'appliquer des méthodes de quantification d'incertitude pour quantifier l'impact de ces incertitudes dans l'évaluation des zones de danger à moyenne portée dans des scénarios de dispersion de gaz toxiques. Une méthode hybride c-ANOVA et POD/Krigeage permet d'envisager jusqu'à 5 paramètres incertains dans une simulation 3D-CFD haute fidélité non-stationnaire de la dispersion d'un gaz toxique provenant d'une source type flaque dans une zone urbaine de 1km2
The dispersion of highly pathogenic biological agents in an urbanized area following a terrorist act is one of the situations that national security agencies need to evaluate in terms of risk assessment and decision-making. The numerical simulation of turbulent flows in urban areas, including monitoring the dispersion of pollutants, has reached a sufficient level of maturity to make predictions on realistic urban zones up to 4 square kilometers. However, the existing simulations are deterministic in the sense that all the parameters that define the case studied (intensity and wind direction, atmospheric stratification, source of emissions location, quantity of injected toxic agent, etc.) should be well known. Such precision cannot be achieved in practice due to a lack of knowledge about the source of emission and the intrinsic aleatoric uncertainty of the meteorological conditions. To significantly increase the contribution of numerical simulation for risk assessment and decision-making, it is essential to quantitatively measure the impact of a lack of knowledge especially in terms of spatial and temporal resolution of the danger zones. The object of this thesis is to apply uncertainty quantification methods to quantify the impact of these uncertainties in the evaluation of the danger zones in medium range toxic gas dispersion scenarios. A hybrid method merging c-ANOVA and POD/Kriging allows to consider up to 5 uncertain parameters in a high-fidelity unsteady 3D-CFD simulation of the dispersion of a toxic gas from a pond-like source in an urban area of 1km2

Le « bâtiment à énergie positive » est un concept de bâtiment très performant. Il peut constituer l'une des réponses possibles aux défis énergétiques et environnementaux d'aujourd'hui. Pourtant il est encore peu connu et peu mis en œuvre. À la lumière de quelques réalisations, ce concept a été défini et caractérisé, puis différents outils et méthodes ont été identifiés pour permettre l'analyse des performances d'un bâtiment. Compte tenu des spécificités techniques des bâtiments à énergie positive, deux solutions technologiques ont été plus particulièrement étudiées : un système de ventilation intégrant un échangeur air-sol a été modélisé puis validé à partir de données de mesure ; un système de chauffage aéraulique à micro-cogénération a été modélisé à partir de données issues d'un banc d'essai dédié. Les modèles de ces deux systèmes ont été intégrés à un outil de simulation thermique du bâtiment. L'analyse énergétique et environnementale a été appliquée à trois bâtiments réels très performants équipés de différents systèmes de chauffage, à partir de l'outil amélioré et des méthodes les plus adaptées. Le choix du système de chauffage mais aussi les critères d'évaluation retenus influencent fortement les résultats obtenus. Le bâtiment à énergie positive (bilan en énergie primaire) représente la meilleure solution pour la majorité des impacts environnementaux étudiés. L'analyse des impacts sur le cycle de vie et le calcul de la demande cumulative d'énergie permettent de caractériser finement ses performances environnementales.

Méthode numérique de prévision de la circulation de l'air à l'intérieur des bâtiments, en concentrant la recherche sur deux techniques. Modèles en pression, ne donnant pas d'informations sur les mouvements intérieurs à une zone. Simulation numérique de la convection naturelle, forcée et mixte en régime laminaire et permanent dans une cavité bidimensionnelle de taille réduite se rapprochant des configurations de bâtiment. Proposition d'un schéma généralisé de discrétisation des équations de la convection (modèles plus précis, phénomènes turbulents)

Face à la multitude de polluants de l'air intérieur, la ventilation se doit de fournir un renouvellement d'air suffisant pour assurer une bonne qualité d'air. Cependant, les exigences de réduction de la facture énergétique des bâtiments ont entraîné l'adoption de diverses stratégies de ventilation visant de plus en plus à réduire les déperditions liées au renouvellement d'air, souvent au détriment de la qualité d'air. Nous proposons de faire une évaluation des performances des systèmes de ventilation au regard de ces deux critères. Ces tâches d'évaluation et de comparaison sont effectuées tant sur le plan expérimental que numérique. Des scénarios de pollution réalisés dans la maison expérimentale MARIA à l'aide de la méthode des gaz traceurs ont permis d'évaluer en situation réelle les conditions de fonctionnement du principe de balayage des logements. Ainsi, avec la ventilation mécanique contrôlée double flux, l'air issu des chambres et du séjour est convenablement drainé vers les pièces humides pour y être extrait. La VMC simple flux et la ventilation naturelle permettent également d'obtenir des résultats assez satisfaisants. Cependant, ces échanges internes restent sujets à des perturbations, notamment aux infiltrations dues à la force du vent. Au niveau numérique, l'évaluation des performances de la ventilation a nécessité le développement dans l'environnement Matlab/Simulink d'un outil de simulation thermo-aéraulique des bâtiments multizones. La maison expérimentale a ainsi été modélisée avec les caractéristiques aérauliques et thermiques de son enveloppe et les différents réseaux de ventilation qui y sont installés. Des comparaisons ont été effectuées entre le modèle aéraulique et l'étude expérimentale du transfert de polluant entre les différentes pièces de la maison. Les résultats donnent une dynamique similaire en ce qui concerne l'évolution des concentrations en gaz traceur. Toutefois, les niveaux élevés de concentrations fournies par le modèle indiquent qu'une bonne représentation de la maison MARIA exige la connaissance avec plus de précision des liaisons aérauliques telles que la perméabilité à l'air par façade et la perméabilité entre pièces de la maison. Aussi, la maison est-elle simulée dans la présente étude avec le modèle obtenu en première approximation. Les simulations effectuées sur une période de chauffage dans la météo de la zone H1a ont montré que les performances de la VMC double flux, en termes de qualité d'air et de dépenses énergétiques, semblent meilleures. La ventilation hygroréglable, bien que permettant de réduire de manière assez conséquente la facture énergétique, peine souvent à maintenir une qualité d'air convenable. La ventilation naturelle qui semblait surdimensionnée donne cependant des performances moyennes par rapport à la VMC simple flux. Enfin, l'étude de l'influence de l'efficacité des systèmes de ventilation a permis de souligner l'importance de ce facteur dans le maintien d'une bonne qualité d'air à l'intérieur des bâtiments.