Modélisation des écoulements atmosphériques en milieu urbain par une approche de type Saint-Venant multi-couches

Encadrement

• Directeur de thèse : Richard Saurel
• Organisme rémunérant: Bourse CIFRE

Résumé : L'objectif de cette thèse est de construire un outil de simulation pour le calcul d’écoulements dans des villes à une échelle inférieure aux mailles de calcul des simulations météorologiques. L’outil de simulation envisagé devra être très rapide et apte aux ressources informatiques d’un ordinateur portable, avec un délai de réponse de l’ordre de la minute. L’objectif final est de disposer d’un démonstrateur capable à terme d’aider les forces d’intervention en situation de crise.
Pour ce faire, on propose dans cette thèse d'investiguer une nouvelle voie pour la simulation des écoulements atmosphériques, basée sur les équations de Saint Venant multicouches. Ces équations ont été revisitées récemment par Chiapolino and Saurel (2018) avec une formulation inconditionnellement hyperbolique, environ un million de fois plus rapide que les simulations CFD classiques, très robuste et également précise si elle est correctement paramétrée. Le principal avantage de cette approche est que la résolution est 2D et non plus 3D. L'échelle verticale est remplacée par quelques couches de fluides (3 à 5) interagissant les unes avec les autres. Evidemment, ce type de modélisation a une limitation principale. La composante verticale de vitesse doit être faible devant les composantes longitudinales, ce qui est le cas pour les écoulements en milieux urbains. L’autre difficulté principale à surmonter porte sur les interactions entre couches de fluides. Il s’agit principalement du frottement entre phases, qui dépend des instabilités d’interfaces qui se développent entre couches ayant des vitesses différentes.

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