CH706502A2 - Procédé et système informatisé de modélisation des flux aérauliques notamment pour l'évaluation quantitative du risque de contamination aéroportée. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé et un système informatisé de modélisation des flux aérauliques dans un environnement notamment pour l’évaluation des risques de contamination aéroportée. Le principe du procédé selon l’invention (E1–E7) consiste à considérer que dans un volume unitaire donné ou maille, défini suffisamment petit, les valeurs finales des variables primitives (V, P, T) sont la résultante de leurs valeurs primaires calculées en champ irrotationnel composées par un couplage «pression – vitesse» avec modèle de turbulence adapté aux fluides Newtoniens et incompressibles appartenant au domaine de validité du procédé.

Description

[0001] L’invention concerne un procédé et un système informatisé de modélisation des flux aérauliques dans un environnement notamment pour l’évaluation des risques de contamination aéroportée.

[0002] Les domaines d’application d’un tel procédé concernent notamment la défense, la protection des installations sensibles, les hôpitaux, les salles propres, les locaux à environnement contrôlé, les industries chimiques pharmaceutiques, cosmétiques, électroniques, agro-alimentaires, mécaniques.

[0003] La connaissance et la maîtrise des écoulements aérauliques concernent l’homme de l’art dès lors qu’il cherche à contrôler les paramètres d’ambiance dans des buts de confort et de sécurité. Pour atteindre cet objectif, deux approches sont possibles: l’expérimentation pratique ou le calcul mathématique utilisant les lois physiques reconnues. Traditionnellement les deux approches sont considérées comme concurrentes et, le plus souvent, l’homme de terrain préfère l’expérience quand le scientifique privilégie le calcul. Cependant, aucune de ces deux approches ne peut s’arroger la qualité d’absolue exactitude quand il s’agit de représenter un écoulement aéraulique.

[0004] La simulation expérimentale ne peut que donner une vision de la réalité des écoulements restant dépendante des conditions de l’expérience (nature du traceur, modes de libération du traceur dans l’environnement, conditions aérauliques et opérationnelles dans l’environnement considéré au moment de l’expérience). Aussi, si la simulation expérimentale peut apporter d’intéressants enseignements dans la représentation qualitative des flux aérauliques, elle reste liée aux conditions de l’expérience et ne devrait pas être extrapolée à d’autres conditions. De surcroît, la marge d’erreur de la simulation expérimentale en cas d’étude quantitative isolée reste très importante et peut être souvent sous-estimée par les expérimentateurs.

[0005] Aussi, dans un domaine d’application incluant la notion de gestion du risque qui, par définition requiert l’extrapolation de résultats et leurs projections dans différents systèmes de configurations opérationnelles, seule la modélisation par le calcul est théoriquement capable de répondre de manière objective aux exigences du problème posé. Cette approche par le calcul est connue de l’homme de l’art sous le sigle CFD (CFD: Computational Fluid Dynamics) et repose sur la recherche de solutions numériques aux approximations des équations d’état de la dynamique des fluides.

[0006] En pratique, la CFD procède selon un principe toujours identique quelle que soit la méthode mise en œuvre. En effet, les méthodes connues reposent toutes sur les étapes suivantes:

[0007] 1. Sélection des équations d’état de la dynamique des fluides adaptées au problème à résoudre

[0008] La description de l’écoulement d’un fluide en mouvement est régie par les équations d’état, largement connues sous la dénomination Equations de Navier-Stokes, auxquelles sont adjointes des restrictions telles que: – Fluide Newtonien et incompressible – Propriétés physiques constantes – Effet de flottabilité régie par l’approximation de Boussinesq – Dissipation visqueuse négligée – Radiation négligée – Fluide monophasique – Fluide mono-composant.

[0009] Ces hypothèses et restrictions permettent toutefois de couvrir un très large domaine d’applications.

[0010] Sous ces conditions, les équations d’état s’écrivent: – Loi de conservation de la masse

– Loi de conservation de la quantité de mouvement

– Loi de conservation de l’énergie:

[0011] Les solutions à ces équations apportent les informations souhaitées sur les variables d’écoulement du fluide (également appelées variables primitives) c’est-à-dire: la vitesse V= {u, v, w}, la pression P et la température T.

[0012] 2. Linéarisation des équations d’état avec apport de modèles d’approximation

[0013] L’expression mathématique de la loi de conservation de la quantité de mouvement fait apparaître un terme non linéaire qui rend l’équation impossible à résoudre de manière exacte. Cette impossibilité est connue sous le nom de «Closure Problem». En conséquence, il est nécessaire d’approximer la solution. De nombreux modèles ont été proposés avec plus ou moins de succès. Parmi ceux-ci, le modèle k-ε est certainement le plus couramment utilisé.

[0014] Le modèle k-ε est basé sur deux équations prenant en compte l’énergie cinétique turbulente (k) et la dissipation de la turbulence (ε). Dans ce modèle, la viscosité turbulente est déterminée de manière empirique par l’équation:

équation dans laquelle Cµ est une constante (généralement 0.09).

[0015] En fait, la mise en œuvre du modèle k-ε demande l’introduction de plusieurs autres fonctions empiriques telles que Fm, F1, F2 et E dont les valeurs varient selon les auteurs.

[0016] Dès lors, il apparaît clairement que les méthodes conventionnelles de modélisation des écoulements aérauliques ne peuvent fournir des solutions exactes au problème posé et la pertinence des valeurs approximées n’est pas toujours vérifiable ni même modulable par l’utilisateur.

[0017] 3. Discrétisation du domaine de calcul pour générer des systèmes algébriques capables de fournir par une méthode itérative des solutions approchées aux équations de ces systèmes.

[0018] Le fondement de la modélisation par le calcul repose alors sur un principe de discrétisation de l’espace et d’indexation des équations d’état modifiées par l’introduction des valeurs empiriques. Le domaine de calcul est maillé en un nombre fini de volumes appelés maille M dont la somme donne l’intégralité de ce domaine. Dans chacune de ces mailles, les variables scalaires P et T sont évaluées.

[0019] En complément, trois réseaux complémentaires décalés dans les directions du trièdre unitaire {u, v, w} sont adjoints pour la détermination du vecteur vitesse V = {u, v, w} selon chacun des axes. L’intégration des équations différentielles partielles dans leur maille respective est alors obtenue par la détermination du terme de «convection - diffusion».

[0020] L’équation algébrique peut alors être résolue au point A de la maille M pour connaître la valeur de la variable calculée.

[0021] Il est utile de remarquer que, pour être résolue, cette équation demande la connaissance des valeurs des variables calculées dans les mailles voisines. Cette interdépendance de l’ensemble des mailles pour bâtir le résultat final dans le domaine de calcul requiert la mise en œuvre d’un processus itératif pour affiner les valeurs dans chaque volume en fonction des valeurs calculées dans les cellules voisines jusqu’à l’obtention de solutions d’ensemble stabilisées.

[0022] 4. Transcription de la méthode itérative en algorithmes pouvant être traités par un système informatisé

[0023] La recherche de convergence des variables dans le domaine discrétisé nécessite l’utilisation de systèmes informatisés avec des puissances de calcul considérables. En effet, la précision du résultat obtenu est conditionnée par la taille de la maille: plus celle-ci est petite et plus le résultat est précis. Cependant, le recouvrement du domaine par des mailles de petites tailles a pour conséquence d’en accroître le nombre et donc d’accroître le temps de calcul nécessaire pour obtenir le résultat (à noter que l’accroissement du nombre de mailles est également conditionné par l’équipement sur lequel est conduit le calcul et notamment par la taille de la mémoire disponible pour le calcul).

[0024] La plupart des algorithmes permettant ce calcul itératif ont été développés dans les années 60 à 80 et n’ont connu que peu d’améliorations jusqu’à aujourd’hui. Les algorithmes les plus utilisés dans les codes commerciaux sont connus sous les noms de SIMPLE, SIMPLER, MAC, SOLA (liste non exhaustive).

[0025] 5. Introduction de conditions initiales et de conditions aux limites satisfaisant à la fois aux exigences des algorithmes et du problème posé

[0026] Quel que soit l’algorithme utilisé, la mise en œuvre nécessite l’introduction de données permettant de faire «tourner» le calcul. Ces données sont constituées des conditions initiales et des conditions aux limites du domaine de calcul. Dans l’approche conventionnelle des codes CFD, l’algorithmique se déploie à partir des mailles dans lesquelles les valeurs des variables primitives (V, P, T) sont connues et diffuse vers l’ensemble des mailles voisines tout en devant satisfaire les conditions aux limites définies sur les frontières de ce domaine.

[0027] En CFD conventionnelle, les conditions aux limites posent la valeur du module vitesse à la frontière du domaine (en général vitesse nulle) et se développent vers l’intérieur du domaine selon les modèles de Dirichlet ou de Neumann.

[0028] 6. Résolution des systèmes

[0029] L’algorithme d’un code CFD conventionnel est alors activé jusqu’au moment où les conditions de convergence (ou stabilité de la solution) sont satisfaites. Cependant, les codes de CFD conventionnelle ne disposent pas des moyens capables de juger de la pertinence de la solution calculée. Ceci signifie que la pertinence du résultat du calcul est principalement conditionnée par l’expert en CFD lors de la sélection du code le plus adapté pour le type de modélisation à réaliser et, pour un code donné, par le choix des modèles et des valeurs des variables ainsi que par l’introduction des conditions initiales.

[0030] Si cette conditionnante au facteur humain de la solution calculée ne pose pas de problème dans les structures expérimentées dans la modélisation par le calcul (dans le domaine aéronautique par exemple), elle constitue toutefois un obstacle pour une utilisation de routine par l’homme de terrain (comme par exemple, pour la modélisation des flux aérauliques dans un laboratoire) avec comme corollaire les problèmes de mésusage ou de gestion des interfaces cités précédemment.

[0031] Le principe conventionnel de la modélisation par le calcul des écoulements aérauliques qualifie donc davantage les codes CFD pour les applications à haute valeur ajoutée et à variabilité paramétrique restreinte (comme dans le domaine aéronautique) que pour les configurations réelles (laboratoires, lieu public.) prévalant dans un cadre d’évaluation du risque de contamination aéroportée.

[0032] Or, le principe détaillé ci-dessus est adopté par la quasi totalité des codes actuels, qu’ils soient mis à la disposition du public ou gardés de manière captive pour des utilisations internes aux organisations qui en détiennent les droits.

[0033] Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de modéliser les flux aérauliques dans un environnement occupé par un fluide principal qui soit fiable tout en étant moins complexe que les procédés connus tant du point de vue des ressources techniques nécessaires qu’au point de vue des connaissances requises pour un utilisateur pour sa mise en œuvre. En particulier, le procédé selon la présente invention a pour but de permettre l’évaluation des risques de contamination aéroportée dans ledit domaine. Un autre but de la présente invention est de fournir un système informatisé et un dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé.

[0034] La présente invention a pour objet un procédé de modélisation des flux aérauliques dans un environnement selon la revendication 1.

[0035] Le procédé selon l’invention se démarque de toute autre méthode de calcul numérique des solutions approchées aux équations de Navier-Stokes (cas de la CFD «Computational Fluid Dynamics» conventionnelle) par le fait qu’il tire le meilleur parti des connaissances techniques actuelles pour les intégrer dans un modèle mathématique et ainsi réduire considérablement le nombre d’itérations nécessaires à l’obtention d’une solution acceptable dans un contexte d’évaluation du risque de contamination aéroportée.

[0036] Cette approche combinée à un maillage pertinent de l’espace permet de développer une méthode en deux temps consécutifs dans lesquels une solution primaire est en premier calculée dans chaque maille puis un algorithme de couplage est déployé sur toutes les mailles pour affiner la solution.

[0037] Le principe du procédé selon l’invention consiste à considérer que dans un volume unitaire donné ou maille, défini suffisamment petit, les valeurs finales des variables primitives (V, P, T) sont la résultante de leurs valeurs primaires calculées en champ irrotationnel composées par un couplage «pression - vitesse» avec modèle de turbulence adapté aux fluides Newtoniens et incompressibles appartenant au domaine de validité du procédé.

[0038] En outre, en intégrant et en paramétrant les informations en provenance de capteurs et d’instruments de mesure tels que la télémétrie par laser - scanner 3D utilisés pour modéliser le domaine et les interfaces à étudier, le procédé selon l’invention conduit à l’obtention de solutions hautement pertinentes dans la mesure où elles sont calculées dans un environnement fidèle à la configuration des interfaces qu’elles modélisent.

[0039] De surcroît, le procédé selon l’invention peut être intégré dans un système informatisé et conçu pour être utilisable par une population bien plus vaste que celle des experts auxquels s’adressent les logiciels de CFD conventionnels. La présente invention a donc également pour objet un programme d’ordinateur selon la revendication 15 et un dispositif selon la revendication 16 ou 17.

[0040] Aussi, par la performance de sa méthode de calcul et par son ergonomie avancée, le procédé et le système informatisé selon l’invention permettent, dans leur domaine d’application, une utilisation de routine de la modélisation par le calcul des écoulements aérauliques quand les informations obtenues par la simulation expérimentale sont difficiles à généraliser ou quand les procédés de CFD conventionnelle mis en œuvre par ordinateur s’avèrent trop consommateur de ressources (mémoire, performance du processeur...) pour pouvoir être appliqués efficacement et offrir des résultats rapides.

[0041] Le procédé selon l’invention est notamment particulièrement bien adapté pour optimiser la conception ou la performance d’un système d’extraction et/soufflage d’air ou système HVAC (HVAC: Heating Ventilation and Air Conditionning) dans un bâtiment ayant des spécifications strictes en matière de traitement d’air ou de maîtrise du risque de contamination aéroportée. En effet, ces deux objectifs s’accommodent mal, pour raisons de coût ou de sécurité, du traitement par l’expérimentation ou de la mise en œuvre de moyens de calcul lourds et peu accessibles aux techniciens directement en charge avec les problématiques qui les concernent alors que l’homme de l’art sait que l’accumulation d’interfaces avec des niveaux d’expertises dans des technologies différentes peut prétériter la pertinence de la globalité de la démarche ou bien encore avoir un impact négatif sur la préservation de la confidentialité de l’information.

[0042] Le procédé selon l’invention permet également après avoir modéliser les écoulements aérauliques de l’environnement d’étude de calculer la probabilité conditionnelle (nommée plausibilité) d’avoir une quantité de contaminant, par exemple une collection de particules ou une concentration de gaz, présente dans un volume donné de l’environnement à un instant donné.

[0043] Ainsi, dans un environnement défini ou domaine et grâce au procédé selon l’invention, l’homme de l’art peut connaître de manière précise et rapide non seulement les modes d’écoulement aéraulique dans cet environnement mais aussi les possibles profils de dispersion d’une substance aéroportée avec les quantifications associées dans les grandeurs espace et temps.

[0044] Une forme d’exécution du procédé selon l’invention va maintenant être décrite en détail à titre d’exemple en référence aux figures annexées. La fig. 2a<sep>illustre le résultat d’un balayage ou scan de l’environnement d’étude à l’aide d’un scanner laser 3d dans quatre positions et orientations différentes. La fig. 2b<sep>illustre une modélisation de l’environnement d’étude sous forme de nuage de points obtenue à partir du résultat de la fig. 2a. La fig. 3<sep>illustre un exemple d’un environnement d’étude maillé par un nombre fini de volumes unitaires appelés mailles et dont la somme forme l’intégralité de l’environnement. La fig. 4<sep>illustre les forces s’exerçant sur une particule P d’un contaminant dispersé dans le fluide principal occupant l’environnement d’étude. Les fig. 5a à 5d<sep>illustrent un exemple d’affichage des résultats obtenus par le procédé selon l’invention. La fig. 5aillustre un profil de dispersion qualitatif d’une substance aéroportée dans un environnement d’étude, le profil étant représenté par un ensemble de points. La fig. 5b illustre le même profil de dispersion qualitatif que celui de la fig. 5a, mais étant cette fois représenté par un volume en trois dimension ou «nuage». Les fig. 5c et 5d illustrent toujours le même profil de dispersion qualitatif que celui illustré à la fig. 5b mais superposé à une modélisation des flux aérauliques dans l’environnement d’étude.

[0045] En référence à la fig. 1, le procédé selon l’invention comprend les étapes E1 à E7.

[0046] La première étape E1 du procédé selon l’invention consiste à paramétrer et à modéliser l’environnement d’étude dans lequel on souhaite modéliser les flux aérauliques.

[0047] Pour ce faire, il est nécessaire de rassembler les données essentielles relatives à l’environnement d’étude. Ces données comprennent notamment les caractéristiques physiques et dynamiques de l’environnement comme l’implantation des surfaces solides, les matériaux utilisés, l’équilibre thermique ou les insularités thermiques locales. Ces données peuvent être acquises par télémétrie, en scannant l’environnement au moyen d’un scanner laser 3d ou de tout autre capteur approprié par exemple ou à partir de plans préétablis de l’environnement et contenus par exemple dans un fichier CAD (computer aided design). Ces données sont ensuite utilisées pour réaliser un modèle fidèle en trois dimensions de l’environnement d’étude.

[0048] Ledit environnement peut être par exemple un laboratoire, une salle blanche, un bureau, un lieu public comme un hôpital ou un hall d’aéroport ou tout autre environnement dans lequel on souhaite modéliser les flux aérauliques.

[0049] Dans la suite et pour faciliter la description du procédé selon l’invention, il est supposé que l’environnement d’étude est un environnement intérieur et que le fluide occupant cet environnement est l’air.

[0050] Les fig. 2a et 2b illustrent par un exemple une partie de cette première étape E1 pour un environnement d’étude de type bureau. Selon les caractéristiques structurelles de l’environnement, une série de scans/balayages sont par exemple réalisés à l’aide d’un scanner laser 3d depuis diverses positions et selon diverses orientations comme illustré à la fig. 2a. Un modèle de l’environnement constitué d’un nuage de points en trois dimensions est ensuite reconstruit à l’aide de tout logiciel approprié comme illustré par exemple à la fig. 2b pour l’environnement de la fig. 2a.

[0051] Cette première étape E1 de modélisation de l’environnement d’étude est bien connue de l’homme du métier et constitue également une étape essentielle dans les procédés de CFD conventionnels.

[0052] L’utilisation de scanner 3d et de logiciels permettant ensuite de reconstruire les surfaces de l’environnement d’étude en tant que nuage de points en trois dimensions sont très utilisés en CFD et bien connus de l’homme du métier. Ces éléments ne seront donc pas discutés plus en détail ici.

[0053] Toujours dans cette première étape E1 du procédé selon l’invention, les caractéristiques techniques du système de soufflage et extraction du fluide dans l’environnement – également appelé système HVAC (heating, ventialtion and air conditioning) – sont ensuite déterminées. Ledit système est composé d’interfaces aérauliques, le terme interface aéraulique désignant tout élément ayant une influence directe sur le flux aéraulique dans l’environnement d’étude.

[0054] Les interfaces aérauliques dans l’environnement d’étude comprennent notamment: – les bouches de soufflage d’un système de ventilation; – les bouches d’extraction ou de reprise d’un système de ventilation; – les surfaces de l’environnement ayant un différentiel thermique significatif avec la température ambiante dans l’environnement.

[0055] Les caractéristiques techniques du système de soufflage et d’extraction comprennent notamment la liste des interfaces aérauliques présentes et influentes dans l’environnement d’étude, l’implantation desdites interfaces aérauliques dans l’environnement et les caractéristiques aérauliques et climatiques desdites interfaces aérauliques.

[0056] Les caractéristiques aérauliques et climatiques des interfaces aérauliques faisant partie d’un système HVAC sont à la disposition de l’homme du métier. En effet, la contribution de chaque interface aéraulique en un point donné de l’environnement, défini en coordonnées relatives par rapport à cette interface peut être déduite des ouvrages techniques spécialisés tels que H. Recknagel, E. Sprengeret E.-R. Schmarek, Génie Climatique, Dunod, Paris, 2007, 1804p. (ISBN 978-2-10-048353-2) ou des fiches des caractéristiques techniques éditées par les constructeurs respectifs des interfaces aérauliques.

[0057] Enfin, dans cette étape E1 de modélisation de l’environnement, sont encore déterminées les caractéristiques concernant le fluide principal occupant l’environnement d’étude. Dans le cas de l’air, ces caractéristiques dépendent notamment de la localisation de l’environnement: altitude, taux de pollution...L’homme du métier identifiera aisément lesdites caractéristiques.

[0058] Il faut remarquer que même si l’étape E1 du procédé selon l’invention a été décrite comme une succession de sous-étapes devant être effectuées, l’ordre de ces sous-étapes n’a bien sûr aucune importance. Il serait notamment possible de commencer par rassembler les caractéristiques du fluide principal avant de modéliser l’environnement d’étude.

[0059] L’environnement d’étude constitue le domaine de calcul dans lequel les flux aérauliques devront être modélisés. C’est-à-dire dans lequel les variables d’écoulement du fluide devront être calculées. Ces variables sont appelées variables primitives et comprennent la vitesse V= {u, v, w}, la pression P et la température T.

[0060] Comme dans un procédé de CFD conventionnel, la détermination de ces variables primitives pour l’environnement d’étude repose sur la discrétisation de l’espace. Pour ce faire, la deuxième étape E2 du procédé selon l’invention consiste à créer dans l’environnement d’étude au moins un réseau de mailles appelé Matrice.

[0061] Par définition, le terme «maille» désigne un élément de type volume unitaire dans lequel sont calculées les valeurs des variables primitives (V, T, P) (vitesse, température, pression). En prolongement, le terme «maillage» désigne l’espace formé par l’union de toutes les mailles.

[0062] De préférence, dans cette étape E2, est également créé un réseau de cellules appelé grille.

[0063] La grille est un réseau de cellules en deux dimensions recouvrant les surfaces de l’environnement et ses infrastructures. Cette grille peut être générée par toute méthode appropriée, par exemple à partir du nuage de points donné par le scanner laser 3d après balayages de l’environnement. Les caractéristiques structurelles de l’environnement et des interfaces aérauliques sont associées à la grille.

[0064] L’environnement est ensuite maillé par au moins un réseau d’un nombre fini de mailles dont la somme donne l’intégralité de l’environnement d’étude. Ce maillage sera appelé Matrice dans la suite.

[0065] De préférence, deux maillages sont générés dans l’environnement d’étude, lesdits maillages étant de taille différente et non superposables. La Matrice désigne alors ces deux maillages. Il apparaîtra clairement dans la suite que bien que cela ne soit pas nécessaire pour la mise en œuvre du procédé, il existe un avantage à travailler avec deux maillages distincts, notamment en ce que, lors des calculs, le second maillage sert de contrôle pour la solution obtenue dans le premier maillage et vice versa.

[0066] La Matrice et la grille telles que décrites ci-dessus et leur génération dans un environnement sont connues de l’homme du métier. En particulier, le ou les maillages peuvent être hexaédrique ou tétraédrique selon la forme de la maille les composant. Un maillage ou une grille dans un environnement peuvent notamment être obtenus en utilisant la triangulation de Delaunay.

[0067] La finesse du maillage et de la grille est laissée à choix de l’homme du métier et de l’utilisateur mettant en œuvre la méthode, sachant que plus la taille de la maille est petite plus le résultat sera précis.

[0068] Une fois la grille et la Matrice créées, il faut déterminer les zones d’exclusions à l’intérieur ou en périphérie de celles-ci. Ces zones d’exclusion constituent des zones dans lesquelles aucun calcul ni modélisation ne seront effectués. Il peut s’agir notamment de volume fermé placé à l’intérieur de l’environnement comme une armoire, un pilier ou toute autre infrastructure.

[0069] La but du procédé selon l’invention est donc d’évaluer les variables primitives dans chacune des mailles composant la Matrice. Selon le procédé objet de l’invention, cette évaluation se fait en deux temps décrits ci-dessous en détail en tant que troisième et quatrième étapes E3 et E4 du procédé.

[0070] Dans une troisième étape E3 du procédé selon l’invention, les valeurs primitives (V, P, T) sont d’abord calculées dans chacune des mailles de la Matrice en champ irrotationnel pour un fluide supposé parfait et incompressible.

[0071] Pour cette étape E3 du procédé, le fluide occupant l’environnement est donc supposé parfait et incompressible et désigne pour chaque maille M de la Matrice une variable primitive primaire calculable dans la maille M au point A. est déterminée par les infrastructures de l’environnement d’étude. De préférence, le point A est le centre de la maille M, mais A peut être n’importe quel point de la maille M.

[0072] On calcule alors: où est la fonction calculant la valeur de la variable primitive primaire en champ irrotationnel pour un fluide supposé parfait.

[0073] La fonction est spécifique au procédé selon l’invention. Pour chaque maille M de la Matrice, elle exprime pour cette maille M la résultante aéraulique ressentie comme combinaison linéaire pondérée de l’ensemble des interfaces aérauliques de l’environnement pouvant influer sur cette résultante. Le fait de ne définir la fonction que pour un champ permanent irrotationnel rend valide l’hypothèse de linéarité. Il peut, en effet, être démontré qu’un potentiel des vitesses est défini sur un domaine de fluide irrotationnel et simplement connexe et que Il est intéressant de noter que si sont deux potentiels sur le même domaine alors est également un potentiel sur ce domaine. En outre, si le fluide est incompressible, satisfait l’équation de Laplace:

[0074] Aussi, la fonction est définie par: équation dans laquelle est la valeur de la variable primitive primaire au point A dans la maille M soumise à l’influence de l’interface aéraulique représente le facteur de pondération de l’interface aéraulique i dans la maille M.

[0075] sont calculés de manière connue à partir des caractéristiques techniques des interfaces aérauliques déterminées dans la première étape E1 du procédé selon l’invention.

[0076] Cette troisième étape E3 du procédé selon l’invention permet, pour toute maille M du domaine de calcul de déterminer une valeur brute des variables primitives recherchées. Ces valeurs doivent ensuite être affinées par un calcul de couplage des interactions respectives entre l’ensemble des interfaces aérauliques en considérant cette fois non plus un fluide parfait et incompressible mais le fluide principal dont les caractéristiques ont été déterminées à l’étape E1. Cet affinage est réalisé dans une quatrième étape E4 du procédé selon l’invention.

[0077] Il faut noter que si la Matrice est composée de deux ou plus maillages de taille distincte et non superposables alors le calcul de la troisième étape E3 du procédé est effectué (simultanément ou non) dans chacun de ces maillages.

[0078] Comme déjà mentionné plus haut, cela offre une possibilité de contrôle de la solution obtenue à ce stade. En effet, la convergence des solutions obtenues dans chacun des maillages permet de s’assurer de la cohérence de la solution tandis que la divergence des solutions obtenues peut indiquer qu’une erreur s’est produite dans le calcul.

[0079] La quatrième étape E4 du procédé selon l’invention consiste donc à affiner la valeur brute des variables primitives déterminée à l’étape précédente E3.

[0080] Pour ce faire on définit la fonction calculant la valeur de la variable primitive après couplage «pression - vitesse» et introduction d’un modèle de turbulence adapté au fluide principal occupant l’environnement d’étude. Le modèle choisi dépend donc du fluide principal considéré. Le modèle utilisé dans le cas de l’air ou d’un fluide newtonien est basé sur les équations de Navier-Stokes.

[0081] La fonction est, dans sa structure, comparable à celle intégrée dans les codes de CFD conventionnelle. La fonction est une numérisation des équations de Navier - Stokes prenant en charge le calcul des fluides newtoniens et incompressibles et adaptée à la Matrice développée dans la deuxième étape E2 du procédé.

[0082] Cette étape de couplage considère en premier lieu l’équation de conservation de la quantité de mouvement alors que l’équation de conservation de la masse est prise pour condition de contrôle sur laquelle s’appuie le critère de convergence.

[0083] Pour le calcul numérique, chacune de ces équations est discrétisée sur la Matrice, de préférence sur chacun des deux réseaux de mailles la constituant, lesdits réseaux agissant en premier ordre et en deuxième ordre.

[0084] La détermination des solutions suit le principe des solutions faibles à la Leray définies dans un espace de Sobolev.

[0085] Ce calcul est un processus itératif pour affiner les valeurs dans chaque maille en fonction des valeurs calculées dans les mailles voisines jusqu’à l’obtention de solutions d’ensemble stabilisées.

[0086] Ainsi, à la fin de cette étape, on obtient pour toute maille M de la Matrice une évaluation de la valeur primitive au point A de la maille M. Ces valeurs primitives déterminent donc les flux aérauliques dans l’environnement d’étude.

[0087] Le procédé selon l’invention permet donc d’initier la phase classique de calcul de la solution conventionnelle CFD par la fonction , phase qui constitue la quatrième étape E4 du procédé selon l’invention, sur une solution approchée obtenue par la fonction développée sur chaque maille de la Matrice constituant le domaine de calcul. Le procédé permet ainsi de considérablement réduire le nombre d’itérations nécessaires pour satisfaire aux critères d’acceptation de la solution et limite le risque de divergence du calcul. En effet, en CFD conventionnelle les valeurs des variables primitives dans une maille donnée ne sont conditionnées que par le système des conditions initiales et conditions aux limites ainsi que par les modèles spécifiques au code pour lesquels l’utilisateur ne dispose pas toujours de la connaissance suffisante pour pouvoir les paramétrer de manière convenable. Il apparaît alors que la valeur de la variable primitive en CFD conventionnelle dans une maille quelconque de l’intérieur du domaine maillage est principalement contrôlée par les conditions introduites par l’opérateur en charge du calcul. Comme celles-ci sont le plus souvent déterminées sur la frontière du domaine, il s’en suit immédiatement que les domaines dans lesquels le volume intérieur croît plus vite que la surface de sa frontière deviennent à la fois difficiles à contrôler (risque d’obtention d’une solution fausse par manque de paramètres d’encadrement) et lents à converger vers la solution acceptée.

[0088] A l’opposé, le procédé selon l’invention assure vitesse et pertinence de la solution.

[0089] La première étape de calcul E3 du procédé selon l’invention faisant intervenir la fonction permet d’obtenir une Matrice enrichie donnant des conditions initiales améliorées pour lancer l’algorithme de la fonction

[0090] Les conditions de la grille transposées dans la Matrice enrichie sont traduites par le procédé selon l’invention en caractéristiques dynamiques initiales dans chaque maille (étape E3). Les principes de conservation de la masse et de conservation de la quantité de mouvement (contenus dans les équations de Navier-Stokes) sont alors introduits dans le calcul selon un mode itératif de couplage sur les proches voisins (étape E4); à noter que le procédé selon l’invention différencie entre les voisins de premier ordre et les voisins d’ordre supérieur pour accroître la vitesse de convergence de la solution. Le calcul itératif est poursuivi jusqu’à l’obtention d’une solution stable à la précision requise.

[0091] La mise en œuvre des étapes E1 à E4 du procédé selon l’invention permet donc de modéliser les flux aérauliques dans un environnement donné et de calculer l’écoulement du fluide homogène dans l’environnement d’étude, cet écoulement étant caractérisé par les valeurs primitives calculées

[0092] Une fois les flux aérauliques modélisés, il est possible d’évaluer les risques de contamination dans l’environnement d’étude si un contaminant comme une substance aéroportée y était dispersé.

[0093] Dans la suite, il est supposé que le contaminant est une substance aéroportée.

[0094] Pour évaluer ce risque, le procédé selon l’invention comporte encore une cinquième étape E5 qui consiste en l’acquisition des données relatives au contaminant. Les principaux paramètres devant être pris en compte sont la nature du contaminant, le point d’émission défini par rapport aux maillages, les conditions d’émission (vitesse, direction...) ainsi que le seuil de contamination ou valeur limite de concentration, c’est-à-dire le taux de présence de contaminant dans le fluide principal à partir duquel on estime qu’il y a contamination.

[0095] La sixième étape E6 du procédé selon l’invention consiste à déterminer un profil de diffusion qualitatif du contaminant dans l’environnement connaissant la modélisation des flux aérauliques dans l’environnement obtenue à la quatrième étape E4 du procédé.

[0096] Le calcul de la diffusion ou du transport des substances aéroportées s’appuie sur les postulats suivants: – une substance aéroportée peut se décomposer en un nombre fini de composants individuels appelés Particules; – le modèle d’écoulement du fluide porteur (fluide principal) est connu au voisinage de la Particule. En effet, ce modèle est obtenu à la suite de l’étape E4 du procédé selon l’invention; – le mouvement de la Particule s’écrit comme étant la résultante des forces s’appliquant sur elle, la force exercée par le fluide porteur n’est que l’une d’entre elles et son intensité dépendra des caractéristiques physiques de la Particule. La fig. 4 illustre lesdites forces s’exerçant sur une particule P: – g représente la gravité, – f représente le frottement, – e représente une éventuelle force électrostatique, – a désigne la flottabilité; – p désigne la poussée exercée par le flux aéraulique V dans l’environnement sur la particule; – i désigne une force inertielle.

[0097] Un nouveau maillage est généré pour suivre les trajectoires des particules. Ce maillage du contaminant ne tient compte que des mailles de la Matrice dans lesquels le contaminant à un impact.

[0098] Cette approche permet de calculer les trajectoires des Particules, ayant les caractéristiques de la substance aéroportée contaminante, dans l’environnement d’étude en tirant le double avantage d’avoir: – un état initial basé sur le résultat obtenu à l’étape E4; – une taille et une forme de maillage du contaminant «auto-adaptatives» donnant de la précision à proximité de la Particule et des valeurs moins raffinées en dehors de la sphère d’influence directe de la substance aéroportée.

[0099] En outre, la propriété inhérente au procédé selon l’invention de créer un maillage «auto-adaptatif» autour du contaminant, c’est-à-dire un maillage dont les limites ne sont pas prédéterminées, assure que la solution ne restera pas confinée dans le volume imposé avant de lancer le calcul mais que seule la grille représentant l’environnement physique limitera son expansion.

[0100] Sur le plan pratique, le procédé selon l’invention permet le calcul d’une dissémination de substance aéroportée à partir d’une source déterminée par l’utilisateur (incluant l’incertitude sur la position du point d’origine) avec la définition de valeur limite de concentration donnant un risque d’exposition dans chaque maille M de la Matrice, pour les zones à l’intérieur de l’enveloppe limite (i.e. pour toutes les zones à l’exception des zones d’exclusion définies à l’étape E1).

[0101] Pour accroître encore la pertinence de la solution calculée, quand il s’agit de déterminer la quantité plausible d’une substance donnée en un point de l’espace, le procédé selon l’invention réalise un couplage des descriptions Euler-Lagrange du mouvement des particules de la substance aéroportée dans le fluide vecteur.

[0102] En description d’Euler, par la résolution dans l’étape E4 de l’algorithme associé à la fonction le procédé selon l’invention détermine les zones et les profils de vorticité de l’écoulement aéraulique.

[0103] Le procédé selon l’invention enregistre ces singularités obtenues durant l’étape E4 et les réintroduit durant l’étape E6 dans la description de Lagrange pour le suivi des trajectoires limites de l’enveloppe de probabilité de présence du contaminant au seuil de concentration déterminé. Pour chaque singularité (vorticité ou nœud d’incertitude), le procédé selon l’invention détermine la trajectoire la plus défavorable (c’est-à-dire celle qui disperse au plus la substance contaminante en restant au-dessus du seuil de concentration défini) et introduit ainsi la notion de plausibilité de contamination. Dans le contexte du procédé selon l’invention, la plausibilité se différencie de la probabilité par les notions suivantes: – la probabilité exprime la fraction de certitude (par exemple sur une échelle de 0 à 1 ou encore sur une échelle de 0% à 100%) d’avoir une quantité de produit présent en un point donné; – la plausibilité correspond à une combinaison de probabilités conditionnelles dont le résultat final est un recouvrement de l’espace de la zone d’étude quand les différents systèmes paramétriques influant sur le calcul de la probabilité ont été compilés.

[0104] Le procédé selon l’invention intègre ces schémas d’incertitude dans l’algorithme en description de Lagrange pour la détermination de l’enveloppe de risque produit. En ceci, le procédé selon l’invention ouvre le concept de la roCFD (roCFD: risk oriented Computational Fluid Dynamics).

[0105] Ainsi, la mise en œuvre des étapes E1 à E6 permet de déterminer un profil de diffusion qualitatif de la substance aéroportée avec plausibilité de contamination.

[0106] En outre, dans une septième étape E7, le procédé selon l’invention permet à l’utilisateur de construire là où il le souhaite dans l’environnement d’étude un volume virtuel dans lequel le procédé selon l’invention permettra d’évaluer la quantité de matière stagnante ou traversante à un instant donné ainsi que la plausibilité de contamination sur la base des résultats obtenus aux étapes E4 pour l’écoulement aéraulique et E6 pour le profil de diffusion du contaminant. Par exemple, dans le cas de l’étude d’un environnement dans lequel un travailleur occupe toujours une place fixe, il est possible de construire un volume virtuel à la position de la tête du travailleur. L’évaluation de la quantité de substance aéroportée stagnante ou traversant ledit volume correspondra à une évaluation de la quantité de substance inhalée par ledit travailleur. Sur la base de cette évaluation on pourra déterminer s’il y a lieu de tester ou non ou de traiter ou non ledit travailleur.

[0107] Le procédé selon l’invention est de préférence conçu pour modéliser les écoulements aérauliques et les transports de substances aéroportées dans un domaine de validité défini de la manière suivante: – le fluide principal est un gaz newtonien et incompressible; – les substances aéroportées sont présentes en concentration faible de préférence inférieures à 5% en masse dans le fluide principal et sont: – soit miscibles avec le fluide (alors considéré comme gaz newtonien et incompressible); – soit hétérogènes et dans ce cas la substance devra être telle que la taille des particules composant la substance aéroportée soit: – suffisamment grande, de préférence supérieur à 0.1 µm pour que le fluide puisse être considéré comme continu à son échelle; – suffisamment petite, de préférence inférieur à l’OOO µm, pour que la trajectoire de la substance puisse être influée par les caractéristiques du fluide en mouvement dans lequel se trouve cette substance.

[0108] Le procédé selon l’invention est spécifiquement paramétré pour fournir des résultats fiables dans ce domaine de validité. Pour autant la base conceptuelle du procédé selon l’invention ne se limite pas à ce seul domaine. D’autres domaines d’application sont en effet envisageables comme l’eau, les nanoparticules, les mélanges à l’intérieur d’un réacteur.... Il suffit de considérer les équations d’état de la dynamique des fluides correspondantes en lieu et place de Navier-Stokes.

[0109] Le procédé selon l’invention peut avantageusement être mis en œuvre par ordinateur. Ainsi, l’invention a également pour objet un programme d’ordinateur ou un ensemble de programmes d’ordinateur ou système informatisé pour, une fois le programme implémenté dans un processeur, modéliser les flux aérauliques dans un environnement. Ledit programme comprend notamment les instructions nécessaires à la mise en œuvre du procédé selon l’invention décrit ci-dessus.

[0110] Le programme ou l’ensemble de programmes peuvent notamment comprendre – les algorithmes permettant de modéliser l’environnement d’étude à partir des données essentielles de l’environnement transmises au programme par l’utilisateur, – les algorithmes permettant de générer la grille et la Matrice dans l’environnement d’étude selon les conditions définies par l’utilisateur et, – les algorithmes de calcul permettant d’évaluer les variables primitives dans la Matrice selon le procédé et en particulier les étapes E3 et E4 décrites ci-dessus.

[0111] Le programme ou l’ensemble de programme peut en outre comprendre – les algorithmes destinés à évaluer les risques de contamination par une substance aéroportée préalablement définie et de définir un profil de diffusion qualitatif de ladite substance, et – les instructions ou algorithmes permettant à l’utilisateur de déterminer un volume virtuel dans l’environnement et d’évaluer les quantités de substances aéroportés stagnantes ou traversantes dans ledit volume virtuel à un instant donné.

[0112] L’homme du métier comprend évidemment qu’en ce qui concerne les algorithmes ou programme pour modéliser l’environnement et pour générer le maillage, tout algorithme approprié peut être utilisé en particulier les algorithmes ou les programmes connus par lui.

[0113] L’invention a encore pour objet un dispositif pour la modélisation des flux aérauliques dans un environnement comprenant un processeur programmé pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.

[0114] Le programme d’ordinateur ainsi que le dispositif peuvent également comprendre des moyens d’affichage pour afficher le résultat obtenu par le procédé selon l’invention. Tout mode d’affichage approprié des flux aérauliques peut être implémenté. Ainsi, la modélisation de l’écoulement aéraulique dans l’environnement peut être par exemple représentée par des éléments graphiques indiquant le point de calcul, la direction et la vitesse de l’écoulement.

[0115] Les fig. 5a à 5d illustrent un exemple d’application du procédé selon l’invention mis en œuvre par ordinateur.

[0116] Le système informatisé est adapté pour prendre en paramètre et traiter les données d’entrées nécessaires au calcul: données relatives à l’environnement, aux interfaces aérauliques, au fluide principal et éventuellement au contaminant, limites du domaine de calcul. Une fois l’ensemble des données nécessaires à la mise en œuvre du procédé transmis au système, celui-ci peut effectuer les calculs (étape E2 à E6 du procédé).

[0117] Dans l’exemple illustré aux fig. 5aà 5dun profil de dispersion d’une substance aéroportée a été déterminé après calcul des flux aérauliques dans l’environnement d’étude. Les résultats des calculs peuvent être affichés par le système informatisé sous différentes formes. La fig. 5a illustre le profil de diffusion de la substance aéroporté à un instant donné sous forme de nuage points à partir de la source de la substance S. La fig. 5b illustre un profil de diffusion de la même substance mais cette fois sous la forme d’un volume en trois dimension représentant la dispersion dans le temps et dont l’intérieur est évalué comme présentant une concentration de substance supérieure au seul limite fixé. Dans la fig. 5b, ledit volume est superposé au nuage de points de la fig. 5a. Enfin dans les fig. 5cet 5d, le profil de dispersion de la substance aéroportée est superposé au modèle d’écoulement aéraulique de l’environnement. Dans ces figures, le modèle d’écoulement est représenté par des éléments graphiques portant les informations suivantes: – le point de l’environnement dans lequel le flux aéraulique a été calculé, – la direction dudit flux, – la vitesse dudit flux déterminée par une échelle de couleur.

[0118] La différence entre les fig. 5cet 5d réside dans le nombre de points dans lesquels les flux aérauliques ont été calculés: il y a plus de point dans la fig. 5c.

[0119] Le procédé selon l’invention a été décrit ci-dessus à titre d’exemple uniquement. Notamment, le procédé a été décrit dans le cas où le fluide principal occupant l’environnement d’étude est l’air. Il va de soi que le procédé est en particulier applicable à tout fluide newtonien incompressible.

[0120] De même, le procédé selon l’invention a été décrit dans le cas où l’environnement d’étude est un environnement intérieur. Cependant, le procédé selon l’invention est également applicable pour un environnement extérieur pour autant que les conditions ayant une influence sur les flux aérauliques soient connues et maîtrisées.

[0121] De même, l’homme du métier comprend évidemment que le procédé selon l’invention est applicable au cas où le contaminant est diffusé depuis plusieurs sources pour autant que les flux de contaminant soient suffisamment dilués. En effet, on peut alors supposer que le flux total de contaminant au point A est égal à la somme des flux émanant des différentes sources en ce point.

[0122] L’avantage du procédé selon l’invention est double: – par l’utilisation optimale des blocs mémoires et par la réduction du nombre d’itérations nécessaires à la résolution des équations traitant des singularités, le procédé selon l’invention mis en œuvre par ordinateur diminue le temps de calcul tout en répondant davantage à l’objectif de gestion du risque; – par l’introduction du concept de plausibilité, le procédé selon l’invention répond précisément aux attentes des personnes en charge de la sécurité et de la prévention du risque de contamination aéroportée en déterminant les zones certainement non contaminées, donc sures, par soustraction des zones de plausibilité de présence.

[0123] Cette méthode marque une rupture nette avec l’ensemble des approches par le calcul mises en œuvre dans le domaine de la modélisation des écoulements aérauliques.

[0124] En effet, cette méthode offre les avantages: – de la vitesse de calcul, par la réduction du nombre d’itérations nécessaires pour satisfaire aux critères de convergence; – du contrôle de la solution purement mathématique par l’intégration des connaissances techniques disponibles; – du caractère explicite pour l’utilisateur des paramétrages requis par le code pour définir l’environnement de calcul; – de l’adaptation automatique du volume spatial dans lequel sont quantifiées la plausibilité de présence et la concentration associée pour un contaminant donné dans chaque maille unitaire du domaine.

[0125] De plus, le procédé selon l’invention peut donc avantageusement être mis en œuvre par ordinateur.

[0126] Aucune des références de l’art antérieur ne décrit ni ne mentionne un principe comparable à celui de ce procédé inventif pour permettre, en tout point du domaine considéré, une détermination quantitative de la plausibilité de trouver une matière aéroportée en ce point. Cette détermination quantitative devant de surcroît être réalisable par un homme de terrain non nécessairement expert en modélisation CFD et les résultats être obtenus en un temps compatible avec les contraintes d’une utilisation en routine.

[0127] Les domaines d’application d’un tel procédé concernent notamment la défense, la protection des installations sensibles, les hôpitaux, les salles propres, les locaux à environnement contrôlé, les industries chimiques pharmaceutiques, cosmétiques, électroniques, agro-alimentaires, mécaniques.

Claims (18)

1. Procédé de modélisation des flux aérauliques dans un environnement occupé par un fluide principal, le procédé comprenant les étapes consistant à: a). Extraire de l’environnement d’étude les caractéristiques essentielles dudit environnement, de ses infrastructures, des interfaces aérauliques et du fluide principal et modéliser ledit environnement d’étude (E1); b). Construire au moins un maillage de l’environnement d’étude composé d’un nombre fini de volume unitaire (E2) dont la somme représente l’intégralité de l’environnement; c). Calculer dans chacune des mailles du maillage une valeur brute des variables primitives recherchées en déterminant pour un fluide supposé parfait et incompressible, l’influence des interfaces aérauliques sur des variables primitives primaires déterminées par les infrastructures de l’environnement d’étude (E3); d). Calculer dans chacune des mailles du maillage les valeurs primitives modélisant les flux aérauliques dans l’environnement en discrétisant sur le maillage les équations d’état de la dynamique des fluides correspondant au fluide principal, les valeurs brutes des variables primitives calculées à l’étape précédente étant considérées comme les conditions initiales pour ces équations (E4).

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l’étape a) comporte au moins un balayage de l’environnement à l’aide d’un scanner laser 3D pour obtenir une modélisation de l’environnement sous forme de nuage de point en trois dimensions.

3. Procédé selon l’une de revendications précédentes, dans lequel l’étape b) comporte la construction de deux maillages distincts, non superposables et dont les mailles sont de taille différente et dans lequel les étapes c) et d) sont mises en œuvre sur chacun des maillages simultanément ou non.

4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdites valeurs brutes des valeurs primitives recherchées calculées à l’étape c) et notées pour chaque maille M du maillage, sont obtenues en résolvant l’équation dans laquelle la fonction est donnée par où désigne la variable primitive primaire dans la maille M du maillage pour un fluide supposé parfait et incompressible; est la valeur de la variable primitive primaire dans la maille M soumise à l’influence de l’interface aéraulique i, i variant de 1 au nombre d’interfaces aérauliques dans l’environnement; représente le facteur de pondération de l’interface aéraulique i dans la maille M, i variant de 1 au nombre d’interfaces aérauliques dans l’environnement; étant déterminés à partir des caractéristiques des interfaces aérauliques déterminées à l’étape a).

5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes consistant à: e. Extraire les caractéristiques essentielles d’une substance aéroportée; f. Calculer le profile de dispersion de la substance aéroportée à partir d’une source déterminée dans l’environnement; g. Déterminer un risque d’exposition (plausibilité de contamination) dans chaque maille du maillage selon une valeur limite de concentration de la substance prédéfinie.

6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les caractéristiques essentielles de la substance aéroportée comprennent ses caractéristiques physiques et les conditions initiales de dispersion de la substance aéroportée dans l’environnement ainsi que la valeur limite de concentration avant contamination.

7. Procédé selon l’une des revendication 5 ou 6, dans lequel l’étape f) comporte la construction d’un maillage adaptatif autour de la substance aéroportée, le maillage adaptatif étant construit pour permettre de calculer des valeurs précise à proximité de la substance et des valeurs moins raffinées en dehors de la sphère d’influence directe de la substance aéroportée.

8. Procédé selon l’une des revendications 5 à 7 comprenant en outre l’étape consistant à h. Construire un volume virtuel dans l’environnement d’étude et y déterminer le profil de dispersion qualitatif de la substance aéroportée.

9. Procédé selon l’une des revendication 5 à 8 dans lequel les substances aéroportées sont présentes en concentration inférieure à 5% en masse dans le fluide principal.

10. Procédé selon l’une des revendication 5 à 9, dans lequel la substance aéroportée est miscible dans le fluide principal, ledit fluide étant un gaz newtonien et incompressible.

11. Procédé selon l’une des revendications 5 à 8 dans lequel les substances aéroportées sont hétérogènes et la taille des particules est comprise entre 0.1 et 1000 µm.

12. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le fluide principal occupant l’environnement d’étude est un gaz newtonien et incompressible.

13. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10 dans lequel le fluide principal occupant l’environnement est l’air.

14. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’environnement d’étude est un environnement intérieur.

15. Programme d’ordinateur pour la modélisation les flux aérauliques dans un environnement occupé par un fluide principal comportant des instructions pour réaliser le procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 14.

16. Dispositif pour modéliser les flux aérauliques dans un environnement occupé par un fluide principal comportant des moyens de traitement programmés pour réaliser le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14.

17. Dispositif pour modéliser les flux aérauliques dans un environnement occupé par un fluide principal comportant: a). Un processeur agencé pour i. Extraire de l’environnement d’étude les caractéristiques essentielles dudit environnement, de ses infrastructures, des interfaces aérauliques et du fluide principal et modéliser ledit environnement d’étude (E1); ii. Construire au moins un maillage de l’environnement d’étude composé d’un nombre fini de volume unitaire dont la somme représente l’intégralité de l’environnement (E2); iii. Calculer dans chacune des mailles du maillage une valeur brute des variables primitives recherchées en déterminant pour un fluide supposé parfait et incompressible, l’influence des interfaces aérauliques sur des variables primitives primaires déterminées par les infrastructures de l’environnement d’étude (E3); iv. Calculer dans chacune des mailles du maillage les variables primitives modélisant les flux aérauliques dans l’environnement en discrétisant sur le maillage les équations d’état de la dynamique des fluides correspondant au fluide principal, les valeurs brutes des variables primitives calculées à l’étape précédente étant considérées comme les conditions initiales pour ces équations (E4).

18. Dispositif selon la revendication 17, comprenant en outre des moyens d’affichage pour afficher les variables primitives calculées sous forme d’éléments graphiques pouvant être interprétés.