Modèle de calcul de la dispersion d'un gaz dans l'air

Les modèles CFD (Computational Fluid Dynamics) sont des modèles de simulation de Mécanique des Fluides permettant de simuler des écoulements en configurations complexes. Ce type de modèle a beaucoup d'applications dans le domaine de l'ingénierie.
Les modèles numériques CFD de dispersion atmosphérique permettent de simuler la dispersion atmosphérique de gaz émis de manière chronique ou accidentelle en prenant en compte l’ensemble des phénomènes intervenant de façon significative sur la dispersion, qu’ils soient liés à l’atmosphère comme la turbulence thermique, ou au site comme les obstacles ou le relief.
Ces modèles s’attachent donc à résoudre directement le système d’équations physiques qui gouverne la dispersion (équations de Navier-Stokes) sans le dégénérer comme dans la démarche des modèles de type intégral.
La résolution de ce système est numérique, d'où l’appellation « Computational Fluid Dynamics » (CFD) ou encore « Mécanique des Fluides Numérique » (MFN). Les équations sont résolues en discrétisant l'écoulement sur un maillage généralement tridimensionnel.

L'utilisation des outils de calcul basés sur des modèles CFD pour la modélisation de la dispersion atmosphérique est décrite dans le rapport Oméga 12 sur la dispersion atmosphérique.

Modèle de calcul de la dispersion d'un gaz dans l'air

Lorsque le rejet est tel qu’il perturbe l’écoulement atmosphérique de l’air, l’emploi d’un modèle gaussien de dispersion atmosphérique est inadapté. Des mécanismes physiques non pris en compte par les modèles gaussiens doivent être considérés, tels que :
• - les effets de turbulence dynamique, pour les rejets sous forme de jet à grande vitesse d’émission ;
• - les effets de gravité, pour les rejets de gaz lourds ;
• - les effets de flottabilité pour les rejets de gaz légers.

L’emploi d’un modèle intégral permet de décrire ces mécanismes. Ce type de modèle est basé sur les équations de la mécanique des fluides dont le système d’équations est suffisamment dégénéré pour permettre une résolution rapide. Cette simplification se traduit
par l’introduction de paramètres représentant globalement les mécanismes non modélisés.
L'utilisation des modèles intégraux pour la modélisation de la dispersion atmosphérique est décrite dans le rapport Oméga 12 sur la dispersion atmosphérique.

Titre: MTH - BA Lathen
Auteurs: TüV Norddeutschland (Germany)- Riso National Research Laboratory (Denmark)
Source: Rediphem , v1_lati.zip
Référence : Nielsen, M., & Jensen, N. O. (1991). Continuous release of dense gas, field experiments with obstacles. In Final Report on Project BA.X2, Riso National Laboratory, Denmark, pp. 1-27.
Description : La campagne LATHEN a été conduite par Riso et TüV Norddeutschland pour étudier le comportement et la dispersion du propane liquéfié rejeté de manière continue dans une zone avec obstacles.

Titre : Prairie Grass (Campagne expérimentale de dispersion atmosphérique)
Auteurs : Air Force Cambridge Research Center
Source : http://envs.au.dk/en/knowledge/air/models/background/oml/
ou http://www.harmo.org/astm/
Référence : Barad, M.L., 1958: Project Prairie Grass, A Field Program in Diffusion, Geophysical Research Papers No. 59, AFCRC-TR-58-235, Air Force Cambridge Research Center.
Description : La campagne de Prairie a consisté en plus de 60 expériences de rejets surfaciques de gaz passif SO2 au-dessus d'un terrain agricole plat.