Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Stratégie numérique dédiée à la pollution de l’air due au trafic dans les zones urbaines via des simulations CFD et des expérimentations : de la cartographie de pollution extérieure/intérieure jusqu’au placement optimal de panneaux dépolluants

Laboratoire principal - Référent principal COSYS - LISIS  -  WAEYTENS Julien      tél. : +33 181668453

Directeur du laboratoire principal KHADOUR Aghiad  -

Laboratoire 2 - Référent COSYS - LICIT  -  LEJRI Delphine  -    -  tél. : +33 472142300

Spécialité de la thèse Sciences pour l'Ingénieur, Qualité de l'Air, Mécanique

Axe 3 - COP2017 - Aménager et protéger les territoires

Site principal Marne-la-Vallée

Etablissement d'inscription UNIVERSITE PARIS-EST

Ecole doctorale SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)

Directeur de thèse prévu WAEYTENS Julien  -  Université Gustave Eiffel  -  COSYS - IMSE

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

La pollution de l'air est un problème majeur pour la santé et l'environnement. En effet, la pollution de l'air extérieur dans les zones urbaines est responsable de millions de décès dans le monde. Les émissions des véhicules constituent l'une des principales sources de pollution extérieure. De surcroît, la pollution de l'air extérieur liée au trafic est transférée vers l’intérieur des bâtiments, entrainant ainsi une détérioration de la qualité de l'air intérieur. Pour atténuer les problèmes de pollution de l'air, l'utilisation de panneaux dépolluants par photocatalyse suscite aujourd'hui un intérêt croissant. Dans ma thèse, j'ai proposé une nouvelle approche visant à placer efficacement des panneaux dépolluants en environnement urbain, dans le but de réduire l'exposition humaine aux polluants de l'air extérieur et intérieur. Mes travaux concernent le développement d’une méthodologie pratique et son implémentation numérique. Ma démarche englobe l’ensemble des étapes : depuis la création automatique d'une géométrie urbaine en 3D, la simulation d'une cartographie détaillée des polluants extérieurs et intérieurs à l'aide de la CFD, jusqu'à la génération de cartes d'indicateurs de sensibilité permettant de sélectionner les emplacements pertinents pour le déploiement de panneaux dépolluants. La stratégie numérique a été appliquée au quartier laboratoire "Sense-City" en conditions contrôlées et à un quartier réel de Paris. Concernant les cartographies de pollution liées au trafic, l'interaction entre la qualité de l'air extérieur et intérieur a été étudiée à l'aide de la CFD et validée par des campagnes de mesure. D'après les résultats numériques et expérimentaux, les concentrations de polluants à l'intérieur atteignent le même niveau qu'à l'extérieur dans les 15 minutes qui suivent l'ouverture des fenêtres (ventilation naturelle). À l'échelle du quartier, grâce à l'indicateur de sensibilité proposé, J'ai montré que des panneaux dépolluants devraient être positionnés sur une partie des trottoirs, des routes et sur la partie inférieure des façades des bâtiments afin d'atténuer l'exposition humaine à la pollution de l'air extérieur et d'empêcher les polluants de l'air extérieur de pénétrer dans les bâtiments. Malgré diverses simplifications, cette stratégie numérique prenant en compte l’aéraulique urbaine permet de distinguer les zones non-efficaces et pertinentes pour le placement de panneaux dépolluants. Cette méthodologie peut être utile comme outil d’aide à la décision pour les collectivités locales lors de la planification urbaine sur des quartiers existants ou nouveaux (et également les bâtiments) dans le but de réduire l’exposition aux polluants.

Mots-clefs: qualité de l'air, Mécanique des fluides, Réduction de la pollution, Expérimentation, Mesure, Problème adjoint

Laboratoire principal - Référent principal	COSYS - LISIS - WAEYTENS Julien tél. : +33 181668453
Directeur du laboratoire principal	KHADOUR Aghiad -
Laboratoire 2 - Référent	COSYS - LICIT - LEJRI Delphine - - tél. : +33 472142300
Spécialité de la thèse	Sciences pour l'Ingénieur, Qualité de l'Air, Mécanique
Axe	3 - COP2017 - Aménager et protéger les territoires
Site principal	Marne-la-Vallée
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE PARIS-EST
Ecole doctorale	SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)
Directeur de thèse prévu	WAEYTENS Julien - Université Gustave Eiffel - COSYS - IMSE
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé La pollution de l'air est un problème majeur pour la santé et l'environnement. En effet, la pollution de l'air extérieur dans les zones urbaines est responsable de millions de décès dans le monde. Les émissions des véhicules constituent l'une des principales sources de pollution extérieure. De surcroît, la pollution de l'air extérieur liée au trafic est transférée vers l’intérieur des bâtiments, entrainant ainsi une détérioration de la qualité de l'air intérieur. Pour atténuer les problèmes de pollution de l'air, l'utilisation de panneaux dépolluants par photocatalyse suscite aujourd'hui un intérêt croissant. Dans ma thèse, j'ai proposé une nouvelle approche visant à placer efficacement des panneaux dépolluants en environnement urbain, dans le but de réduire l'exposition humaine aux polluants de l'air extérieur et intérieur. Mes travaux concernent le développement d’une méthodologie pratique et son implémentation numérique. Ma démarche englobe l’ensemble des étapes : depuis la création automatique d'une géométrie urbaine en 3D, la simulation d'une cartographie détaillée des polluants extérieurs et intérieurs à l'aide de la CFD, jusqu'à la génération de cartes d'indicateurs de sensibilité permettant de sélectionner les emplacements pertinents pour le déploiement de panneaux dépolluants. La stratégie numérique a été appliquée au quartier laboratoire "Sense-City" en conditions contrôlées et à un quartier réel de Paris. Concernant les cartographies de pollution liées au trafic, l'interaction entre la qualité de l'air extérieur et intérieur a été étudiée à l'aide de la CFD et validée par des campagnes de mesure. D'après les résultats numériques et expérimentaux, les concentrations de polluants à l'intérieur atteignent le même niveau qu'à l'extérieur dans les 15 minutes qui suivent l'ouverture des fenêtres (ventilation naturelle). À l'échelle du quartier, grâce à l'indicateur de sensibilité proposé, J'ai montré que des panneaux dépolluants devraient être positionnés sur une partie des trottoirs, des routes et sur la partie inférieure des façades des bâtiments afin d'atténuer l'exposition humaine à la pollution de l'air extérieur et d'empêcher les polluants de l'air extérieur de pénétrer dans les bâtiments. Malgré diverses simplifications, cette stratégie numérique prenant en compte l’aéraulique urbaine permet de distinguer les zones non-efficaces et pertinentes pour le placement de panneaux dépolluants. Cette méthodologie peut être utile comme outil d’aide à la décision pour les collectivités locales lors de la planification urbaine sur des quartiers existants ou nouveaux (et également les bâtiments) dans le but de réduire l’exposition aux polluants.
Mots-clefs:	qualité de l'air, Mécanique des fluides, Réduction de la pollution, Expérimentation, Mesure, Problème adjoint

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