Lamiae
Sommaire: Etude des paramètres climatiques, sous serres chauffées en présence de la plante
Introduction
Chapitre 1. Synthèse bibliographique
1.1. La modélisation du système serre
1.1.1. Définition du modèle
1.1.2. Les échanges radiatifs
a) Les échanges radiatifs de courte longueur d’onde
b) Les échanges radiatifs de grande longueur d’onde
1.1.3. Les échanges conductifs
1.1.4. Les échanges convectifs
a) Convection libre
b) Convection forcée
c) Convection mixte
1.2. La convection en milieu poreux
1.3. Détermination des échanges par convection
1.4. Calcul fondamental du transfert thermique par convection
1.5. La distribution du climat sous serre
1.5.1. Hétérogénéité climatique sous serre
1.5.2. Techniques de mesure
1.6. Caractérisation des écoulements d’air dans les serres fermées
1.7. Caractérisation des écoulements d’air en serres ouvertes
1.7.1. Flux de la flottabilité dans une serre mono chapelle
1.7.2. Effet du vent en serre mono chapelle
1.7.3. Effet du vent en serres multi chapelles
1.8. Interactions entre le flux d’air et le couvert végétal
1.8.1. Effet dynamique de la végétation de serre
1.8.2. Les sources et les puits de chaleur et de vapeur d’eau
1.9. Les écoulements d’air traversent les anti-insectes et les écrans
1.10. L’utilisation des codes de calcul
1.11. Simulation numérique d’écoulement d’air
1.11.1. Convection naturelle par les forces de la flottabilité
1.11.2. Ventilation conduite par le vent
1.11.3. Interaction de l’écoulement avec la couverture végétale
Chapitre 2. Modèle physique
2.1. Equations en régime laminaire
2.1.1. Equations générales
2.1.1.1. Equation de continuité
2.1.1.2. Equation de quantité de mouvement
2.1.1.3. Equation de conservation d’énergie
2.1.2. Simplification du système d’équations
2.1.3. Approximation de Boussinesq
2.1.4. Système d’équations retenues
2.2. Equations en régime turbulent
2.2.1. La décomposition de Reynolds
2.2.2. Equation de Reynolds
2.3. Fermeture du système d’équation de bilan
2.3.1. Le concept de viscosité turbulente
2.3.2. Les différents types de modèles
2.3.2.1. Modèles à zéro équation
2.3.2.2. Modèles à une équation
2.3.2.3. Modèles à deux équations
2.4. Prise en compte du couvert végétal sous serre
2.4. Prise en compte du couvert végétal sous serre
2.5. Equation générale de conservation
2.6. Les conditions aux limites spatio-temporelles
2.6.1. Conditions initiales
2.6.2. Conditions aux limites
2.6.2.1 Conditions aux limites sur les parois
2.6.2.2. Conditions aux limites pour les forces de flottabilité
2.6.2.3. Conditions aux limites pour les dispositifs du chauffage
2.6.2.4. Paramètres utilisés dans le modèle milieu poreux
Chapitre 3. Modèle numérique
3.1. Rappel sur la méthode des volumes finis
3.2. Maillage
3.3. La discrétisation
a) Intégration du flux total
b) Intégration du terme source
3.3.1. Discrétisation temporelle
a) Schéma explicite
b) Schéma de Cranck-Nicolson
c) Schéma implicite
3.3.2. Discrétisation spatiale
a) Schéma aux différences centrées (CDS)
b) Schéma Upwind (UPS)
c) Schéma Hybride (HDS)
d) Schéma à loi de puissance (PLDS)
3.4. Formulation généralisée du problème
3.5. Procédure de Résolution
3.5.1. Equation algébrique de pression
3.5.2. Algorithme SIMPLER
3.5.3. Détails de calcul
a) Sous relaxation
b) Résolution des systèmes d’équations linéaires
c) Critère de convergence
3.6. Conditions aux limites
3.7. Les codes de calcul
Chapitre 4. Résultats et interprétation
4.1. Conditions de similitude
4.2. Description de la serre mono chapelle
4.3. Simulations
4.3.1. Modélisation mathématique du problème
4.3.2. Propriétés du fluide
4.4. Simulation des flux d’air dans une serre sans culture
a) Définition du maillage
b) Conditions initiales
c) Conditions aux limites
4.4.1. Cas d’une serre fermée
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
4.4.2. Cas d’une serre ouverte
a) Cas d’une serre avec un seul ouvrant situé en chenaux
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
b) Cas d’une serre avec deux ouvrants situés en chenaux
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
c) Cas d’une serre avec un seul ouvrant situé en faîtage
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
d) Cas d’une serre avec deux ouvrants situés en faîtage
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
4.5. Simulation des flux d’air dans une serre en présence de la culture
4.5.1. Modélisation de la culture
4.5.2. Description de la serre plantée
4.5.3. Conditions aux limites et maillage
4.5.4. Résultats des simulations
a) Première position
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
b) Deuxième position
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
c) Troisième position
i) Champ de température
ii) Champ de vitesse
4.6. Récapitulatif des résultats obtenus
Conclusions et perspectives
Références bibliographiques Annexes
Annexe A : Tutorial
Annexe B
Annexe C
♣ Extrait du mémoire
Synthèse bibliographique
1.1. La modélisation du système serre
Une serre est un milieu confiné mettant en jeu de nombreux mécanismes physiques et biologiques. Il est illusoire de vouloir décrire avec une égale précision tous ces mécanismes. La modélisation permet de contourner l’impossibilité de traiter exactement les problèmes physiques, en tenant compte de tous les phénomènes qui entrent en jeu. Le modèle utilisé constitue un système physique fictif, pour lequel les équations générales de la physique prennent une forme relativement simple et qui permet d’approcher les propriétés du système réel (Haxaire, 1999).
1.1.1. Définition du modèle
Les conditions climatiques au voisinage du sol résultent des échanges de chaleur et de masse entre le sol, la végétation et l’atmosphère. Ainsi, nous considérerons dans cette étude que l’agrosystème serre peut être décrit à partir des transferts d’énergie et de masse. Ces transferts peuvent s’effectuer sous trois formes différentes (Boulard, 1996) : par rayonnement : les échanges correspondent a un transfert d’énergie par des oscillations rapides de champs électromagnétiques qui ne nécessitent pas de milieu matériel pour se déplacer; par conduction : les échanges ont lieu au sein des milieux sans mouvement, ce qui correspond à la propagation de proche en proche des énergies moléculaires internes ; par convection : les échanges s’effectuent grâce au transport de l’énergie thermique par un fluide en mouvement.
La modélisation, i.e. l’établissement du modèle mathématique traduisant les phénomènes considérés, aboutit alors à la résolution d’un système d’équations, ici par des méthodes numériques (Boulard el al, 1995).
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