Application de lattice boltzmann method dans l'habitat : cas de la ventilation et de la dépollution

Abstract

Le travail de cette thèse est consacré à une étude numérique du confort thermique dans l'habitat en utilisant la méthode de Lattice Bolltzmann (LBM). Le modèle physique bidimensionnel considéré consiste en une cavité rectangulaire ventilée par déplacement d'air, la paroi latérale droite est maintenue à une température chaude constante tant dis que les trois autres parois sont considérées adiabatiques. Une Séparation Poreuse Réactive (SPR) avec une hauteur variable divise la pièce en deux compartiments. La simulation numérique a été effecté en utilisant la méthode Lattice Boltzmann avec un temps de relaxation multiples (LBM-MRT). L'approximation de Boussinesq est considérée pour l'écoulement de fluide et le modèle de Darcy Brinkman-Forchheimer a été utilisé pour simuler le matériau poreux. Un terme linéaire supplémentaire est ajouté aux équations de transport standard (d'espèce) pour tenir compte des effets de la réaction de fixation, ce terme étant dérivé de la loi d'Arrhenius. Pour le cas d'une hauteur fixe de la SPR égale à 0.9 et pour une large gamme de nombres de Richardson et de Darcy, les résultats des calculs mettent en évidence l'influence de ces paramètres sur la structure de l'écoulement, permettant ainsi de classifier les différents phénomènes de convection (naturelle, forcée et mixte). Un point crucial à noter est que l'ajout de la réaction de fixation améliore la qualité de l'air intérieur et réduit le temps de renouvellement de l'air de 55% pour une valeur de Darcy égale à , économisant ainsi sur les coûts énergétiques. Cependant, cet effet réactif ne semble pas influencer l'efficacité thermique du modèle proposé. L'analyse de la variation de la hauteur de la SPR relève des résultats significatifs. L'impact le plus notable se manifeste dans le cas des faibles perméabilités, où la séparation poreuse se comporte comme un obstacle solide. Dans ces conditions, l'augmentation de la hauteur de la SPR engendre un élargissement (expansion) de la zone morte dans le deuxième compartiment, créant ainsi une zone polluée et thermiquement inconfortable