Thèse Étude Expérimentale et Numérique de l'Impact Énergétique du Mouillage et du Séchage de la Pluie Battue par les Vents sur les Structures Urbaines. H/F

Université de Lille

a.Contexte
Le dérèglement climatique entraîne une augmentation de l'intensité et de la fréquence des évènements pluvieux extrêmes. Or, la pluie battue par les vents est identifiée depuis longtemps en recherche et comme un enjeu majeur, mais elle est fortement simplifiée ou ignorée dans les simulations énergétiques réglementaires (état d'humidité simpliste), les modèles hygro-thermiques usuels (mouillage uniforme, pas de ruissellements, faible considération des effets d'humidité sur le séchage) et les paramètres d'ingénieries des façades (pas de ruissellements ou d'interactions séchage et pertes thermiques). Les effets dynamiques de mouillage, ruissellement et séchage ne sont donc pas couplés dans les bilans thermiques. Cette thèse s'aligne ainsi sur le 3ème plan national d'adaptation, qui vise à renforcer la résilience des infrastructures urbaines face aux phénomènes extrêmes liés au climat. La loi européenne sur le climat et la stratégie d'adaptation qui en découle sont également des politiques auxquelles la thèse offre des réponses, en plus d'outils potentiellement prédictifs dans de prochains axes de réflexion.

b.Objectifs
L'objectif de cette thèse est de comprendre, modéliser et normer les échanges hygro-thermiques, pouvant induire des réductions de plusieurs degrés Celsius, causées par la pluie battue par le vent sur les bâtiments.
Cet objectif principal se décline en 3 sous objectifs reflétant les 3 approches complémentaires développées par cette thèse :
-Ordonner les connaissances fondamentales actuellement dispersées et parfois contradictoires pour dégager les paramètres physiques d'importance et évaluer des régimes de dominance en fonction de conditions atmosphériques réelles.
-Compléter le jeu de donnée et évaluer leur impact effectif par une approche expérimentale modèle couplant des conditions de vents, d'humidité, de température et de rayonnement sur le mouillage et le séchage en lien avec la déperdition énergétique des bâtiments.
-Utiliser les résultats des 2 parties précédentes pour implémenter un modèle d'ingénierie à deux niveaux, l'un d'usage normatif (ISO) pour des applications rapides et direct, l'autre dans un logiciel de calculs libre pour la mécanique des fluides et des applications industrielles (urbanisme).

c.Environnement

La thèse se déroulera conjointement au LMFL et à l'IEMN. Le Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille - Kampé de Fériet (LMFL) dispose d'une expertise reconnue sur la turbulence, de la plus théorique à la pratique d'ingénierie, en particulier dans le domaine de la simulation. Il dispose d'un dispositif de soufflerie diphasique unique RAINAERO ainsi que de l'accès aux ateliers de fabrication et d'usinage de Centrale Lille Institut pour l'élaboration de maquettes. Le laboratoire dispose également d'accès réguliers aux calculateurs nationaux (GENCI) pour réaliser des simulations numériques haute performance et haute-fidélité.

L'IEMN possède une expertise reconnue sur la physique de l'impact de jet liquide, les transferts thermiques associés ainsi que sur les questions de mouillage. L'équipe d'accueil possède une grande expérience dans la conception et l'utilisation d'expériences modèles permettant la compréhension fine des mécanismes physiques associés. L'IEMN dispose en outre de caméras rapides, de caméras thermiques et d'enceinte climatique pour ces essais ainsi que d'une salle blanche de plus de 1600 m² permettant de caractériser la rugosité des surfaces mais également de produire des surfaces de rugosité et de mouillabilité contrôlée.

Le dérèglement climatique entraîne une augmentation de l'intensité et de la fréquence des évènements pluvieux extrêmes. Or, la pluie battue par les vents est identifiée depuis longtemps en recherche et comme un enjeu majeur, mais elle est fortement simplifiée ou ignorée dans les simulations énergétiques réglementaires (état d'humidité simpliste), les modèles hygro-thermiques usuels (mouillage uniforme, pas de ruissellements, faible considération des effets d'humidité sur le séchage) et les paramètres d'ingénieries des façades (pas de ruissellements ou d'interactions séchage et pertes thermiques). Les effets dynamiques de mouillage, ruissellement et séchage ne sont donc pas couplés dans les bilans thermiques. Cette thèse s'aligne ainsi sur le 3ème plan national d'adaptation, qui vise à renforcer la résilience des infrastructures urbaines face aux phénomènes extrêmes liés au climat. La loi européenne sur le climat et la stratégie d'adaptation qui en découle sont également des politiques auxquelles la thèse offre des réponses, en plus d'outils potentiellement prédictifs dans de prochains axes de réflexion.

L'objectif de cette thèse est de comprendre, modéliser et normer les échanges hygro-thermiques, pouvant induire des réductions de plusieurs degrés Celsius, causées par la pluie battue par le vent sur les bâtiments.
Cet objectif principal se décline en 3 sous objectifs reflétant les 3 approches complémentaires développées par cette thèse :
-Ordonner les connaissances fondamentales actuellement dispersées et parfois contradictoires pour dégager les paramètres physiques d'importance et évaluer des régimes de dominance en fonction de conditions atmosphériques réelles.
-Compléter le jeu de donnée et évaluer leur impact effectif par une approche expérimentale modèle couplant des conditions de vents, d'humidité, de température et de rayonnement sur le mouillage et le séchage en lien avec la déperdition énergétique des bâtiments.
-Utiliser les résultats des 2 parties précédentes pour implémenter un modèle d'ingénierie à deux niveaux, l'un d'usage normatif (ISO) pour des applications rapides et direct, l'autre dans un logiciel de calculs libre pour la mécanique des fluides et des applications industrielles (urbanisme).