Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
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Soutenance de Thèse ECL/CETU

Thierry Kubwimana

Lundi 28 septembre 2020, 14h, amphi 3, bât. W1, ECL.

Thierry Kubwimana

Simulation de l’écoulement atmosphérique au voisinage d’une tête de tunnel

Membres du Jury
Isabelle Calmet, École Centrale de Nantes, Rapporteure
Sylvain Dupont, INRAE, Rapporteur
Benoît Houseaux, Eiffage Énergie, Examinateur
Antoine Mos, Centre d’Études des Tunnels, Examinateur
Lionel Soulhac, INSA Lyon, Directeur de thèse
Pietro Salizzoni, École Centrale de Lyon, Co-directeur de thèse
Ivana Vinkovic, Université Claude Bernard Lyon 1, Examinatrice

Résumé
La conception d’un système de ventilation mécanique en tunnel nécessite de recenser tous les phénomènes physiques mis en jeu dans le mouvement de l’air dans l’ouvrage. Et ceci afin d’établir les capacités de ventilation nécessaires au regard d’objectifs réglementaires. On peut compter parmi ces phénomènes les effets atmosphériques, susceptibles de générer des surpressions ou dépressions à proximité des ouvertures d’un tunnel, et par conséquent d’induire ou de modifier un courant d’air établi à l’intérieur de celui-ci. Le présent travail entend contribuer à une meilleure compréhension ainsi qu’à une meilleure prise en compte de l’écoulement atmosphérique extérieur dans les études de ventilation de tunnel.

Des modélisations expérimentales et numériques ont été mises en œuvre pour cela. Des essais en soufflerie ont été menés dans la soufflerie atmosphérique de l’École Centrale de Lyon et ont fait appel à différentes techniques pour mesurer les caractéristiques moyennes et turbulentes de l’écoulement atmosphérique au voisinage d’un tunnel. Et les approches numériques RANS et LES ont également été employées pour simuler ce type d’écoulement.

La simulation LES d’un écoulement atmosphérique soulève plusieurs difficultés et notamment celle de la bonne représentation de l’écoulement amont instationnaire. Nous avons, au cours de ce travail, développé et implémenté un générateur synthétique de conditions amont dans un solveur généraliste de mécanique des fluides numérique. Et à l’appui de données expérimentales, le paramétrage optimal d’une simulation LES de couche limite atmosphérique rugueuse a été établi.

Deux configurations de tunnel ont ensuite été étudiées avec des approches expérimentales et numériques. Dans une première série d’essais, le champ de pression sur la tête d’un tunnel assimilée à la section frontale d’une cavité parallélépipédique a été étudié. Les comparaisons entre les différentes approches ont mis en évidence l’influence de la géométrie du tunnel et du bâti environnant, ainsi que la meilleure performance de l’approche LES dans la caractérisation de l’écoulement turbulent. Et dans une deuxième série d’essais, nous nous sommes rapprochés d’une configuration réelle et avons instrumenté une maquette de tunnel ouvert dans lequel nous pouvions créer un courant d’air dirigé vers l’intérieur ou l’extérieur de l’ouvrage. Les résultats expérimentaux et numériques ont montré une interaction importante entre la couche limite atmosphérique et le jet pariétal tridimensionnel issu du tunnel.

Mots clés : Couche limite atmosphérique, Tunnel, Ventilation, Coefficient de pression, Mesures expérimentales, Modélisation, Turbulence, RANS, LES, Modèle de paroi rugueuse.

La soutenance aura lieu en présentiel et en visio-conférence. Le nombre de places sera limité à 50 dans l’amphi 3 et les mesures barrières désormais habituelles devront être appliquées. Et il sera donc possible de participer en visioconférence via Zoom et le lien d’invitation suivant :
https://zoom.us/j/91506037113

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