EXPERIMENTAL AND NUMERICAL CONTRIBUTION TO FINE PARTICLE DEPOSITION STUDY IN VENTILATED CAVITIES
CONTRIBUTION EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE A L'ETUDE DU DEPOT DES PARTICULES FINES DANS LES CAVITES VENTILEES
Résumé
Our contribution to particle pollution studies brings at the same time an experimental and a numerical complement to the existing knowledge on indoor air quality in buildings. At the beginning we made a state of art of previous studies on fine particle dispersion and deposition in ventilated cavities. Our experimental studies were dedicated to carrying out measurements on particle deposition in two test chambers in 1 to 4 size scale relation. Our contribution highlighted the dispersion of bibliographic results and the comparison difficulty between results coming from different scale chambers. In each case, we studied simultaneously the particle deposition in function of ventilation strategy and of air change rate. During a more detailed numerical analysis, first we determined the fluid flow pattern and then particle dispersion and deposition in the ventilated cavity. At the beginning we used a Lagrangian numerical code developed in our laboratory where we integrated Brownian diffusion effects, but this approach becomes rapidly too expensive thus ineffective for simulations concerning particles smaller than 0.5 µm diameter. For this reason we tested an Eulerian approach which seemed to be more adapted for submicron sized particles. In fact, the calculated values in comparison with measured ones prove a better performance of the Eulerian method for this particle size interval.
Notre contribution à l'étude des polluants particulaires apporte un complément à la fois expérimental et numérique à la connaissance existante sur la qualité de l'air intérieur dans les locaux ventilés. Dans un premier temps, nous avons réalisé un état de l'art des études existantes sur la dispersion et le dépôt des particules fines dans les cavités ventilées. Notre contribution expérimentale a été dédiée à la réalisation d'expérimentations sur le dépôt des particules dans deux cellules de rapport d'échelle 1 à 4. Nos travaux mettent en évidence la dispersion des résultats issus de la bibliographie et la difficulté de comparer des résultats issus de cellules de tailles différentes. Dans chaque cas nous avons étudié le dépôt, en fonction à la fois de la configuration de ventilation et du taux de renouvellement d'air. Au cours d'une analyse numérique plus détaillée, nous avons déterminé d'abord le mouvement de la phase fluide puis la dispersion et le dépôt des particules fines dans des cavités ventilées. Dans un premier temps, nous avons utilisé une méthode lagrangienne développée au laboratoire où nous avons intégré les effets de la diffusion brownienne, mais cette approche devient rapidement trop onéreuse et donc inopérante pour des particules de taille inférieure à 0,5 micromètres. C'est pour cette raison que nous avons testé par la suite une approche eulérienne qui paraît mieux adaptée pour les particules submicroniques. En effet, la comparaison des valeurs calculées avec celles mesurées dans les mêmes configurations souligne les bonnes performances de la méthode eulérienne pour cette taille de particule.
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