2019 ALBUS – Simulation Lattice Boltzmann de l’Atmosphère Urbaine – Application à la modélisation opérationnelle du microclimat et de la pollution de l’air

L’objectif général du projet ALBUS (Atmospheric Lattice Boltzmann Urban Simulation), porté par les laboratoires LMFA et CETHIL, est de concevoir, développer et valider deux outils logiciels complémentaires de simulation numérique de l’atmosphère urbaine à micro échelle, en vue de répondre aux besoins d’études et de gestion opérationnelle rencontrés par les acteurs économiques (industriels, bureaux d’études et sociétés de services) et les services publics (agences gouvernementales et collectivités locales) dans les domaines du microclimat urbain et de la pollution atmosphérique.

L’approche de simulation CFD (Computational Fluid Dynamics) LES (Large eddy simulation) par la méthode Lattice Boltzmann (LBM) est aujourd’hui l’une des plus performantes pour simuler les écoulements turbulents en géométrie complexe. Si elle est désormais répandue dans les domaines de l’automobile et de l’aéronautique, cette approche a été peu appliquée aux écoulements atmosphériques. L’objectif du projet ALBUS est d’utiliser cette approche innovante haute-fidélité afin de caractériser et paramétrer des phénoménologies spécifiques en amont du développement de deux outils logiciels à vocation opérationnelle :

• Un logiciel de simulation du microclimat urbain permettant de fournir des cartographies de température à l’échelle d’un quartier ou d’une ville, afin d’affiner le bilan énergétique d’un bâtiment ou d’évaluer l’impact d’un nouvel aménagement urbain (voie verte, reconfiguration d’un quartier, murs végétalisés, etc.), dans une démarche d’adaptation de la ville au changement climatique.

• Un logiciel de simulation de la dispersion de polluants à très haute résolution, permettant de décrire les concentrations en milieu urbain à l’échelle de l’individu (résolution de quelques mètres), en améliorant significativement la fiabilité des résultats sans augmenter les temps de simulation, en vue d’une utilisation opérationnelle dans le contexte de la qualité de l’air (pollution quotidienne et pics de pollution) et de la gestion des risques (accident industriel, transport de matières dangereuses ou attentat terroriste).

Les fonctionnalités et temps de restitution optimisés de ces deux outils pourront être valorisés et diffusés pour des utilisations dans un contexte d’ingénierie.

Le projet est réalisé en partenariat avec M2P2, Aix Marseille Université et CITI, INSA/INRIA.

Résultats

Enjeux sociétaux
Améliorer la compréhension et la gestion de la pollution atmosphérique urbaine
Accompagner l’adaptation des villes face au changement climatique et aux évolutions du microclimat urbain

Deux développements logiciels majeurs
Un logiciel de simulation du microclimat urbain
Un logiciel de simulation de la pollution atmosphérique

Le projet a abouti à des logiciels innovants favorisant la conception participative et la concertation dans les projets urbains grâce :
au développement d’interfaces graphiques intuitives
à l’industrialisation des codes de calcul
à la visualisation avancée en cartographie 3D
à des modes de visualisation immersifs : réalité virtuelle, réalité augmentée, explorations d’usages et de scénarios
La projection sur maquette physique, en collaboration avec des ergonomes et des anthropologues

Porteur de projet

Lionel SOULHAC, Professeur INSA Lyon

DURÉE : 3 ans FINANCEMENT : 221 800 €

Ressources

Expertises

Energie et systèmes électriques, fluidiques, thermiques

Moteurs, rotors, transmissions, machines tournantes

Expertises

Energie et systèmes électriques, fluidiques, thermiques

Moteurs, rotors, transmissions, machines tournantes

Les laboratoires collaborateurs

LMFA

Mécanique des Fluides, Acoustique

LMFA

LMFA explore les interactions des fluides et des écoulements, avec des recherches innovantes en acoustique pour améliorer les performances sonores.

CETHIL

Energétique et Thermique

CETHIL

CETHIL est un laboratoire pionnier dans le domaine des transferts thermiques et énergétiques, avec pour mission d’améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments et systèmes thermiques.

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