Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de

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Biao WANG

14h le mercredi 8 avril 2015

à salle 3, ENSA Toulouse, 83 Rue Aristide Maillol, 31106 Toulouse

Les impacts de la morphologie urbaine sur le vent :

Performance énergétique éolienne à l'échelle du quartier
Résumé

Ce travail vise à modéliser la propagation du vent par des techniques de simulation de CFD dans des tissus urbains contrastés à l’échelle du quartier, afin d'évaluer les impacts de la morphologie urbaine sur le potentiel énergétique éolien. Notre objectif est d’adapter la morphologie urbaine au développement du captage de l’énergie éolienne. Pour ce faire, deux questions fondamentales sont posées : Comment évaluer l'énergie éolienne urbaine à l’échelle de quartier (450m*450m) ? Quels sont les impacts de morphologie urbaine sur le vent ?

Pour valider notre modèle de simulation aéraulique, nous commençons par une validation de la simulation numérique à partir de la comparaison des données d’un benchmark issu d'expérimentations en soufflerie avec les résultats du code FLUENT. Après nous simulons des modèles morphologiques simples (1-3 bâtiments) avec différentes tailles et configurations. Nous simulons ensuite des modèles de formes urbaines dans six quartiers favorables pour le potentiel éolien (Paris, Toulouse, Bombay, Barcelone, New York et Pékin). Des indicateurs morphologiques ayant potentiellement une influence sur l'écoulement du vent sont proposés. Des analyses de cohérence entre ces indicateurs et les valeurs du coefficient d'augmentation de vitesse du vent et de l'indicateur de somme d'énergie éolienne au-dessus du toit sont faites. Ensuite, des prototypes de formes urbaines élémentaires provenant de quartiers réels sont étudiés. L’influence de certaines modifications de ces prototypes sur le potentiel éolien est étudiée, et les prototypes les plus favorables pour l'exploitation de l'énergie éolienne sont proposés.

Ensuite, l'énergie éolienne dans un quartier réel à Pékin est ensuite évaluée. Des conditions locales (formes physiques, climat, aspects socioéconomiques) sont considérées pour évaluer la faisabilité du développement de l’énergie éolienne. L'emplacement et le choix des techniques d’éoliennes urbaines adaptées sont discutés.

Enfin, une méthode mathématique basée sur des paramètres morphologiques simples est présentée pour évaluer le potentiel éolien au-dessus des toits. L'indicateur de l'impact d'obstacle des bâtiments est défini. La cohérence entre les résultats de la méthode mathématique et ceux de la simulation CFD est enfin analysée.
Mots-Clés:

morphologie urbaine, éolienne urbaine, modélisation CFD, potentiel éolien, modèle de quartier

Etablissement d’inscription

INSA-Toulouse

Composition du Jury:

M. Luc ADOLPHE INSA-Toulouse Directeur de thèse

Mme Léa COT INSA-Toulouse Codirecteur de thèse

M. Christian INARD LEPTIAB-Université de La Rochelle Rapporteur

Mme Marjorie MUSY IRSTV- Ecole Centrale de Nantes Rapporteur

M. Frédéric BONNEAUD ENSA-Toulouse