4. Dispersion des polluants dans un street-canyon et
les modèles de dispersion atmosphérique
CFX-tasc flow et MIMO sont des modèles utilisés
pour la dispersion des polluants et la description d'écoulement dans un
street-canyon dans le cas de la présence d'une source de
pollution. La modélisation des réactions chimiques avec des
petites échelles de temps et l'analyse de l'influence des polluants dans
un street-canyon ont été également
étudiés dans le cadre du TRAPOS avec les objectifs suivants :
OPTIMISATION DES METHODES DE MODELISATION DE LA POLLUTION
DU TRAFIC AUTOMOBILE
RemiliSadia
- Développement et mise en oeuvre d'un module pour la
modélisation des réactions chimiques avec de petites
échelles de temps dans les codes CFD CFX-TASCflow et MIMO.
- Modélisation de la chimie rapide et analyse de
l'influence sur les niveaux de polluants dans un street-canyon
(Net1).
4.1 Détermination de cas et l'application de
CFX-TASCflow
La géométrie du domaine étudié et
les conditions aux limites sont illustrées dans la Figure 22. Deux
configurations street-canyon ont été utilisés
avec un rapport d'aspect H/W=1. A la limite d'entrées, un profil de
vitesse horizontale Uref = U (z / ä) á a été
appliquée (á = 0,33, Uref = 5 ms -1, ä = 140m). Un taux
d'émission uniforme de 1250 ìgm-1s-1 pour
les NOx avec NO2/NOx = 10%, a été prise au niveau de
la rue. La Figure 23 montre la prévision du rapport NO2/NOx
pour les différents niveaux d'ozone.
Figure 22: Champs de vitesse de deux configurations du
street-canyon comme prédit
CFX-TASCflow.
Figure 23: Prévision du rapport NO2/NOx pour les
différents niveaux d'ozone.
4.2 Détermination de cas et l'application de
MIMO
Le cas pour l'application de MIMO a été
étudié expérimentalement par Rafailidis et Schatzmann
(1995) et Rafailidis (1997). Dans cette expérience, des configurations
correspondant à de multiples street-canyons ont
été placés dans la soufflerie. Une variété
du rapport d'aspect a été placée dans la couche limite.
Vingt canyons urbains ont été placés en amont et sept en
aval du street-canyon contenant une source linéaire. A partir
des cas expérimentaux disponibles, une multiple configuration
bidimensionnelle du street-canyon avec des toits plats ont
été étudiés (Figure 24). Le domaine de calcul est
composé de cinq canyons urbains. Le taux d'émission de NOx a
été supposé 1250 ìgm -1s-1 et les
concentrations de O3 variaient de 30 ppb à 70 ppb. Le rapport de
NO2/NOx a été fixé à 5%. Dans les
Figures 25, 26 et 27 l'effet des réactions chimiques qui se produisent
après l'émission est clairement visible pour le mur
lee-ward, le centre de la cavité et le mur wind-ward,
respectivement (Assimakopoulos, 2001).
Figure 24: Montage expérimental de la configuration
bi-dimensionnelle en milieu
Rafailidis et Schatzmann (1995).
Figure 25: Taux moyen NO2/NOx en fonction des concentrations
d'O3 calculépar
MIMO pour le mur lee-ward (Assimakopoulos,
2001).
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DU TRAFIC AUTOMOBILE
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Figure 26: Taux moyen NO2/NOx en fonction des concentrations O3
calculée par
MIMO pour le centre du street-canyon (Assimakopoulos,
2001).
Figure 27: Taux moyen NO2/NOx en fonction des concentrations de
O3 calculé par
MIMO pour le mur wind-ward (Assimakopoulos,
2001).
Comme cela est illustré par les réactions dans
les Figures (25, 26 et 27), l'oxydation du NO avec O 3 comme une source de NO2
et comme il n'y a pas de destruction de NO2 puisque aucune photolyse ne se
produit, il ya une augmentation de 6% de sa concentration telle que la
concentration d'O3 augmente. Le déplacement vers le centre de la
cavité du rapport NO2/NOx présente une augmentation encore plus
importante de l'ordre de 30% pour une concentration de 70ppb d'O3. Cette
augmentation spectaculaire peut s'expliquer par la faible vitesse du vent
observée au milieu du street-canyon. Un bon mélange de
polluants se
produit avec la diffusion. Ainsi la masse d'air frais atteint
la zone du milieu où le NO2 est produit. Au mur wind-ward, le
rapport NO2/NOx augmente encore plus haut, mais moins élevé que
dans le centre de la cavité. Ce rapport peut être expliqué
par le fait que les produits chimiques recirculent, ce qui ne permet pas au mur
lee-ward de réagir à la grande vitesse du vent à
cet endroit car cela se produit très rapidement. Les calculs
effectués avec le code CFD CFX-TASCflow démontrent le même
comportement.
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