Optimisation des méthodes de modélisation de la pollution du trafic automobile

2. Modélisation de la turbulence du trafic (TPT)

De toute évidence les structures de la construction urbaine influent fortement sur le transport des polluants à la fois moyen et turbulent. Un vortex de recirculation a été identifié comme caractéristique de la configuration d'écoulement pour les street-canyons plutôt étroite et longue à la direction du vent perpendiculaire à l'axe. Il est bien connu que dans de telles conditions des modèles de dispersion urbaine effectuer assez mal et les concentrations de polluants sont généralement surestimées. Par conséquent, l'influence de TPT sur la dispersion des émissions des

véhicules dans les structures de la construction urbaine a été choisie comme l'un des principaux domaines de recherche du réseau TRAPOS (Net 1).

2.1 Cadre théorique

Un effort substantiel du groupe de travail TPT de TRAPOS s'est investi sur la clarification du lien entre les mouvements de trafic et le transport de polluants dans les street-canyons, en particulier à des conditions de faible vitesse du vent. Le premier objectif a été d'établir un cadre théorique comme arrière-plan des paramètres de TPT. La vérification des formulations TPT est actuellement appliquée et l'identification de leur domaine d'application ont été des sujets d'intérêt particulier. À cet égard, la démarche de travail a été différente de celle de Eskridge et Hunt (1979), qui a établi un cadre théorique pour la turbulence du trafic dans provoque un seul véhicule qui n'est pas directement applicable à décrire l'impact de TPT sur la dispersion dans les street-canyons. Basé sur les principaux mécanismes physiques de mouvements de véhicules dans les street-canyons, un cadre conceptuel a été élaboré pour paramétrer TPT sous diverses conditions de trafic (Di Sabatino et al, 2001). Comme une mesure de TPT, l'écart type des fluctuations de vitesse a été introduit. Pour une application dans les modèles de dispersion opérationnelle, une moyenne spatiale valeur ómt de l'écart type a été choisie comme représentant de l'échelle TPT. En conséquence, les choix appropriés pour le volume en moyenne ont été examinés. L'analyse TPT a été fondée sur la considération de la production de l'équilibre entre la dissipation de l'énergie cinétique turbulente (TKE) généré par un seul véhicule ou par une rangée de véhicules dans un street-canyon. Le paramètre proposé pour est le suivant:

Où

N : Nombre de véhicules produisant la turbulence (sans dimensions). : Coefficient moyen de traînée des véhicules.

: Vitesse des véhicules.

OPTIMISATION DES METHODES DE MODELISATION DE LA POLLUTION DU TRAFIC AUTOMOBILE

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: Echelle de longueur des véhicules (ex. avec A= surface frontal du véhicule ;

doit être la surface utilisée en définissant les coefficients de traînée).

: Volume au quelle la moyenne est fait ( ex. la couche du trafic dans la partie plus inférieure ou tout le volume du canyon).

: Echelle de longueur utilisée au modèle de la dissipation de l'énergie cinétique turbulente ; c.-à-d. l'échelle de longueur de dissipation.

: Constante de proportionnalité sans dimensions de proportionnalité.

Pour une analyse approfondie, trois configurations différentes de trafic : les trafics légers, les trafics intermédiaires et les trafics encombrés, ont été envisagées et la lå échelle de longueur et de volume en moyenne Vt a été spécifiée pour chaque configuration, respectivement.

2.1.1 Trafic léger (pas d'interaction entre les sillages des véhicules)

Le cas de trafic léger correspond à une faible densité du trafic où aucune interaction entre les perturbations de chaque véhicule, n'est prévue. Dans ce cas, la turbulence dans le sillage d'un seul véhicule est considéré (N = 1) et les deux

paramètres (taille du sillage « » et échelle de longueur de dissipation

« , ») peuvent être liées à la longueur d'échelle géométrique du véhicule.

Ainsi, les considérations théoriques sont conceptuellement en accord avec les paramètres du TPT qui a été employé dans le modèle d'OSPM (Hertel et Berkowicz, 1989) et qui correspond à la situation du trafic léger. Ainsi, la vitesse de la variance dans un sillage unique ne peut être exprimée en tant que:

Pour l'application dans les modèles de dispersion, la variance de la vitesse moyenne dans une partie du street-canyon de la longueur L, de la largeur W et la hauteur H du street-canyon. Elle peut être définie en volume moyenne :

Où correspond encore une fois au volume de sillage. La quantité Vc décrit le

volume en moyenne à l'intérieur du street-canyon avec

Où · H est la section transversale dans street-canyon dans lequel TPT est

active. En particulier, dans le cas où le TPT est moyenné sur la couche de

trafic, et correspondent au cas où TPT est présent dans tout le volume du

street-canyon. Comme expression finale, on a :

où correspond au nombre de véhicules par unité de longueur.

Ainsi, des considérations théoriques prévoient qui est conceptuellement en accord avec les paramètres TPT utilisées dans le modèle OSPM (Hertel et Berkowicz, 1989). Cela permet de conclure que les paramètres OSPM de TPT correspondent à la situation de trafic léger.