Modélisation CFD de la dispersion et de la propagation de fumées

La simulation numérique de dispersion atmosphérique permet d’étudier la propagation de gaz, de fumées ou de poussières. Elle sert donc à analyser le comportement et à évaluer l’impact d’une pollution atmosphérique, quelle qu’elle soit. L’approche peut aussi bien cibler une zone restreinte de l’ordre de quelques mètres ou dizaines de mètres, dite de champ proche, qu’une région bien plus étendue.

De nombreux phénomènes peuvent ainsi être modélisés, comme par exemple l’interaction précise des émanations étudiées avec la topographie ou les infrastructures environnantes, le déplacement et la dispersion du nuage selon les conditions météorologiques (ou de ventilation dans le cas d’une problématique en zone confinée), ou encore les réactions chimiques avec l’air ambiant. Une approche CFD prend généralement du sens lorsqu’une étude via modèle gaussien ne permet pas d’obtenir les réponses recherchées.

Le projet ci-dessous est un cas d’application de ce type de modélisation, avec pour objectif d’analyser les bouffées instationnaires de divers échappements autour d’un navire.

Étude des bouffées instationnaires de fumées sur le pont d’un navire

Contexte et problématiques

Navires avec ponts aménagés pour les passagers ;

Émanations issues de plusieurs types d’échappement propres au fonctionnement du navire ;

Ces émanations sont-elles susceptibles d’incommoder les passagers au niveau des ponts?

Simulation de dispersion atmosphérique en champ proche, avec géométrie complexe;

Étude du franchissement local de seuils de concentration, spatialement et temporellement : phénomènes instationnaires de bouffées;

Couplage aux fluctuations turbulentes atmosphériques;

Notions physiques clés : dispersion atmosphérique, propagation de fumées, écoulements multiphasiques, turbulence atmosphérique, fluctuations instationnaires

Funnel fumes
Propagation des fumées sur un échappement prototype

Contributions au projet

Développement du modèle sous OpenFOAM : multiphasique + approche DDES pour la turbulence;

Optimisation de la méthodologie pour un compromis industriel précision / temps de calcul;

Réalisation des maillages et des simulations;

Comparaison des résultats et temps de calcul avec ceux d’un logiciel commercial.

Environnement technique

Linux et Windows, cluster de calcul HPC;

Programmation en C/C++;

Maillage et CFD avec OpenFOAM;

Visualisation avec ParaView.