Abstract
Evaluation of the qualitative and quantitative comportment of
air pollution on a local scale is the subject of special attention from the
authorities in load of management and monitoring object of air quality. The
scientific objective of project TRAPOS was improvement of modeling tools used
for the prediction of the traffic pollution in street-canyons, and
with the main objective of dispersion modeling. In our work, we performed
numerical simulations with turbulence model largely used and ANSYS CFX 11.0 as
CFD tool. The applications carried out are street-canyons without
source of pollution, with a variable aspect ratio "w/h" and with modification
of the shape roofs. The similar simulations are carried out with a source of
pollution, to study the influence of street architecture on air flow and
pollutant dispersion in a street-canyon. These simulations are
inspired by the studies carried out during project TRAPOS. The results show
that with the street-canyon with high aspect ratios, the pollutants
are transported out of the cavity. We can say that this circulation of the wind
allows the fresh air and ventilation of the street-canyon. On the
other hand for weak aspect ratios, poor ventilation and a stagnation of
pollutants are provided in the street-canyon. The geometry of the roof
has a strong influence on the ventilation of the street-canyon. In the
case of the sloping roofs, a weak flow was observed on the level of the
street-canyon, which implies a limitation of recirculation inside and
a bad system of ventilation. The results of the modified geometry of the roofs
have a considerable effect. Their impact on the formation of vortex
and air dynamic is larger than the aspect ratio effect. The comparison between
our results and the experimental and numerical results obtained by group TRAPOS
during the project and other research are agreed, in general.
Key words: Pollution, TRAPOS, Modeling,
street-canyons, pollution dispersion, Numerical Simulation, k-å, ANSYS
CFX 11.0, Aspect Ratio, Roofs, Vortex.
TRAPOS
.
.
ANSYS CFX11.0
.TRAPOS
.
.
CFX11.0
k-
å TRAPOS
.
La modélisation de la dispersion des polluants
atmosphériques est d'un grand intérêt pour la
définition de la meilleure stratégie de ventilation dans les
street-canyons. Une approche originale est celle de la modélisation, qui
conduit à la réalisation d'un modèle de qualité de
l'air permettant de déterminer les niveaux de pollution à
différentes échelles d'une ville. Un modèle de
qualité de l'air peut être un outil d'aide à la
décision pour les collectivités locales. Il permet en effet de
mesurer la répercussion sur les niveaux de pollution de toute
modification apportée au système de ventilation des
street-canyons. La modification initialement prévue pourra, selon les
résultats du modèle, être effectuée ou au contraire
revue pour une amélioration. Des simulations de scénarios type de
pollution sont aussi réalisables, affin d'arriver à une meilleure
compréhension des phénomènes physiques
rencontrés.
La description de l'écoulement et de la dispersion dans
l'ensemble d'un quartier, plus modestement dans un street-canyon,
s'avèrent extrêmement rares. Pour cet effet, l'UE avait
approuvé la création du projet TRAPOS en 1997, dont le but
était l'amélioration des outils de la modélisation
utilisée pour la prédiction de la dispersion de pollution.
Pour notre part, dans cette étude, on a projeté la
lumière sur les travaux effectués dans le cadre du TRAPOS.
Une revue bibliographique a été
consacrée, dans sa partie 1 aux notions de pollution
atmosphérique, suivie par la structure de la couche limite
atmosphérique et les notions de pollution urbaine. La partie 2, nous
avons abordé la présentation générale du projet
TRAPOS, les différences études effectuées et les outils
d'étude de la dispersion des polluants dans les street-canyons. Au
chapitre des méthodes d'étude, nous avons expliqué
l'utilisation du modèle k-å pour la modélisation de la
turbulence ainsi qu'une description détaillée du logiciel de
simulation numérique l'ANSYS CFX 11.0. Dans le chapitre suivant, nous
avons présenté les résultats de la simulation
numérique et leurs discussions, à travers la définition du
problème abordé, et, la présentation et l'analyse des
résultats. Enfin ce chapitre est clôturé par une
étude comparative avec les résultats obtenus dans le cadre du
TRAPOS, ce qui a été utile à la validation de notre
investigation numérique.
OPTIMISATION DES METHODES DE MODELISATION DE LA POLLUTION
DU TRAFIC AUTOMOBILE
RemiliSadia
Etude bibliographique / Partie 1 Chapire1 : Notions de
pollution atmosphérique
1. Introduction
Provoquée par le rejet intempestif de substances
diverses dans l'atmosphère, la pollution atmosphérique constitue
sans aucun doute la plus évidente des dégradations de
l'environnement (Fonton. J, 2004).
La pollution atmosphérique est un
phénomène très complexe compte tenu de la diversité
des polluants susceptibles d'être présents dans
l'atmosphère. Les niveaux de pollution au sol dépendent de la
nature et des conditions de rejets polluants ainsi que des conditions
atmosphériques qui déterminent le transport, la diffusion et les
retombées de ces mêmes polluants. Ces phénomènes ont
lieu dans la troposphère (la plus basse couche de
l'atmosphère).
Des quantités croissantes de gaz et de particules
potentiellement nuisibles sont émises dans l'atmosphère et
entraînent des dommages à la santé humaine et à
l'environnement. Elles endommagent également, à long terme, les
ressources nécessaires au développement durable de la
planète.
Pour chacun des polluants, les niveaux atteints sont
comparés aux références disponibles. Celles-ci peuvent
être des valeurs limites qui doivent obligatoirement être
respectées, et dont le dépassement implique l'élaboration
de plans de réduction visant à diminuer la pollution. Il existe
également des valeurs cibles, aussi appelées valeurs guides, qui
sont indicatives, ainsi que des seuils d'alerte, seuils d'information, seuils
de protection de la santé et seuils de protection de la
végétation.
Etude bibliographique
Le danger relatif, présenté par les
différents polluants gazeux et particulaires pour la santé, varie
avec la concentration de ces polluants dans le temps et dans l'espace, et ainsi
les effets sur la santé de ces polluants peuvent varier d'un pays
à l'autre. En conséquence, la surveillance continue,
soignée et attentive des concentrations est nécessaire avant
qu'une estimation inacceptable des effets soit faite. La situation est encore
plus compliquée car certaines combinaisons de polluants ont des effets
cumulatifs et parfois synergétiques.
OPTIMISATION DES METHODES DE MODELISATION DE LA POLLUTION
DU TRAFIC AUTOMOBILE
RemiliSadia
La présence dans l'air de plusieurs polluants est
mesurée depuis une trentaine d'années. Les données
obtenues au fil des décennies ont guidé les nombreuses
interventions des équipes chargées de faire appliquer et
même évoluer la réglementation et les courbes de tendances
qu'elles ont permis de tracer témoignent des résultats
obtenus.
Des améliorations sensibles sont ainsi observables dans
le cas des polluants dits «conventionnels» que sont le dioxyde de
soufre (SO2), les oxydes d'azote (NOX ), les particules en suspension totales
(PST), le monoxyde de carbone (CO) et le plomb.
Pour d'autres polluants toutefois, la situation est plus
préoccupante. C'est le cas de l'ozone (O 3), dont les concentrations
sont à la hausse et souvent supérieures à la norme. C'est
également le cas des particules, au diamètre inférieur
à 2,5 microns (PM2,5), dont on réalise de plus en plus
l'effet néfaste qu'elles ont sur la santé.
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