Raffinement local de maillage avec une méthode de décomposition de domaine : application au calcul de la dispersion des polluants dans le voisinage d'une source

par Tovoarinjara Rajaona

Thèse de doctorat en Sciences et techniques. Chimie

Sous la direction de Alexis Coppalle.

Soutenue en 2000

à Rouen .

mots clés

• Ile-de-France
• Zone urbaine
• Pollution air
• Qualité air
• Source pollution
• Dispersion atmosphérique
• Chimie atmosphérique
• Réaction photochimique
• Simulation numérique
• Maillage
• Méthode numérique
• Méthode élément fini
• Décomposition domaine
• Calcul adaptatif
• Loi de Dirichlet
• Diffusion atmosphérique
• Chimie de l'atmosphère

Résumé

L'objectif de ce travail est de développer une méthode qui puisse améliorer la précision des simulations numériques dans le voisinage des sources de polluants, typiquement une agglomération, par le biais d'un raffinement local de maillage. Ceci a été réalisé grâce au développement d'une méthode de décomposition de domaine basée sur l'algorithme ADN (Adaptive Dirichlet-Neumann) qui tient compte de la direction de l'écoulement aux interfaces entre les sous-domaines. Les cas-tests académiques effectués permettent de vérifier la faisabilité de la méthode et de constater l'amélioration de la précision obtenue avec le raffinement local. En particulier, la simulation d'un scénario académique de pollution photochimique avec une source rectiligne continue montre un aperçu de l'influence de la résolution spatiale sur la description des espèces. L'application du modèle à un scénario de pollution photochimique sur la région Île-de-France montre une bonne concordance des résultats avec les observations. Une étude de sensibilité de la répartition des NOx à la résolution spatiale montre que l'on peut avoir une différence sensible (10-30%) entre la solution grossière et la solution localement raffinée à l'heure de pointe du matin au voisinage des grandes sources d'émissions, en l'occurence les boulevards périphériques. La méthode de décomposition de domaine étant conceptuellement compatible avec l'utilisation du calcul parallèle, la parallélisation du code de calcul dans le contexte du raffinement local a été initiée. Les passages de données, plus complexes, sont décrits et les premiers résultats obtenus permettent d'envisager de poursuivre dans cette voie.

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