Grant: Discovery Grants Program - Individual
École de technologie supérieure
$38,000.00
Caractérisation et dispersion des sources de particules ultrafines émises par l'aviation dans l'environnement aéroportuaire : Impact sur la qualité de l'air
FY 2023-24
Summary
Même si la pandémie de COVID-19 a freiné considérablement la croissance mondiale du transport aérien, du moins à court terme, les estimations les plus récentes prévoient une reprise du niveau de croissance ordinaire (de l'ordre de 5 %/an) pour les 10 prochaines années et l'Organisation de l'Aviation Civile Internationale (OACI) a montré ces dernières années un intérêt croissant pour la surveillance des émissions de particules des moteurs aéronautiques et plus particulièrement dans la zone aéroportuaire qui peut contribuer à la dégradation de la qualité de l'air. Dans ce contexte, le présent programme se concentre sur l'analyse d'une nouvelle classe de taille de particules, les particules ultrafines (UFP) dont les diamètres sont inférieurs à 0.10 micron et constituent de l'ordre de 90 % du nombre de particules émises, ce qui a été observé au voisinage des grands aéroports. Du fait de leur grand nombre et de leur petite taille, ces particules ultrafines ont un effet extrêmement nocif sur la santé publique. La plupart des modélisations des sources décrites dans la littérature ne traitent pas de la dynamique des particules ultrafines, de leur formation (nucléation) à leur évolution (coagulation, condensation, etc.) et ne peuvent in fine calculer précisément la concentration et la taille de ces particules. En ce sens, la prise en compte des processus dynamiques et microphysiques dans le présent programme permettra d'obtenir des résultats tout à fait novateurs dans ce domaine. Ainsi, le grand défi de ce programme est d'accéder à une meilleure prise en compte des processus dynamiques, chimiques et microphysiques impliqués, en particulier au niveau des petites échelles (haute résolution sur la zone aéroportuaire) et une caractérisation des sources d'émissions (turbines à gaz) fiables. Seul le recours à des modèles complexes permettra de calculer et d'analyser la dispersion turbulente du panache en prenant en compte l'effet de la topographie, de la dynamique du sillage derrière l'avion, de la topologie des infrastructures (bâtiments) et de la météorologie. Ainsi, pour accéder une meilleure prédiction des zones d'accumulation et des épisodes de pollution sur l'aéroport, il est nécessaire d'accroître les capacités de prédiction des modèles de mécanique des fluides numériques (CFD) multiphysiques et multiéchelles, tout en augmentant leur précision. A cette fin, nous proposons d'associer une approche de type RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) avec la simulation des grandes échelles (LES) de la turbulence reconnue aujourd'hui comme un outil très performant de hautes précisions, couplée à un modèle diphasique de microphysique. Ainsi, le programme propose une stratégie innovante de calcul à l'interface de plusieurs domaines scientifiques comme la mécanique des fluides/aérodynamique, la chimie et la microphysique.
Program
Discovery Grants Program - Individual
Recipient
Location
Quebec, Canada
Recipient Type
Academia
Type
Grant
Source
NSERC's Awards Data
As published
Application id
RGPIN-2023-03287
Name nom
GARNIER, François
Department département
Aucun département/division
Organization id
53
Institution établissement
École de technologie supérieure
Province en
Québec
Province fr
Québec
Country en
CANADA
Country fr
CANADA
Fiscal year exercice financier
2023
Competition year année de concours
2023
Award amount
38000
Program id
RGPIN
Program name en
Discovery Grants Program - Individual
Program name fr
Programme de subventions à la découverte - individuelles
Group en
DISCOVERY RESEARCH
Group fr
RECHERCHE AXÉE SUR LA DÉCOUVERTE
Committee code
1512
Committee name en
Mechanical Engineering
Committee name fr
Génie mécanique
Area of application code
703
Area of application group en
Transportation systems and services
Area of application group fr
Services et systèmes de transport
Area of application en
Aerospace
Area of application fr
Aérospatial
Research subject code
1503
Research subject group en
Environmental engineering
Research subject group fr
Air and noise pollution
Research subject en
Génie de l'environnement
Research subject fr
Pollution de l'air et pollution par le bruit
Application title
Caractérisation et dispersion des sources de particules ultrafines émises par l'aviation dans l'environnement aéroportuaire : Impact sur la qualité de l'air
Keyword
CFD; émissions aéronautiques; particules ultrafines; qualité de l'air
Application summary
Même si la pandémie de COVID-19 a freiné considérablement la croissance mondiale du transport aérien, du moins à court terme, les estimations les plus récentes prévoient une reprise du niveau de croissance ordinaire (de l'ordre de 5 %/an) pour les 10 prochaines années et l'Organisation de l'Aviation Civile Internationale (OACI) a montré ces dernières années un intérêt croissant pour la surveillance des émissions de particules des moteurs aéronautiques et plus particulièrement dans la zone aéroportuaire qui peut contribuer à la dégradation de la qualité de l'air. Dans ce contexte, le présent programme se concentre sur l'analyse d'une nouvelle classe de taille de particules, les particules ultrafines (UFP) dont les diamètres sont inférieurs à 0.10 micron et constituent de l'ordre de 90 % du nombre de particules émises, ce qui a été observé au voisinage des grands aéroports. Du fait de leur grand nombre et de leur petite taille, ces particules ultrafines ont un effet extrêmement nocif sur la santé publique. La plupart des modélisations des sources décrites dans la littérature ne traitent pas de la dynamique des particules ultrafines, de leur formation (nucléation) à leur évolution (coagulation, condensation, etc.) et ne peuvent in fine calculer précisément la concentration et la taille de ces particules. En ce sens, la prise en compte des processus dynamiques et microphysiques dans le présent programme permettra d'obtenir des résultats tout à fait novateurs dans ce domaine. Ainsi, le grand défi de ce programme est d'accéder à une meilleure prise en compte des processus dynamiques, chimiques et microphysiques impliqués, en particulier au niveau des petites échelles (haute résolution sur la zone aéroportuaire) et une caractérisation des sources d'émissions (turbines à gaz) fiables. Seul le recours à des modèles complexes permettra de calculer et d'analyser la dispersion turbulente du panache en prenant en compte l'effet de la topographie, de la dynamique du sillage derrière l'avion, de la topologie des infrastructures (bâtiments) et de la météorologie. Ainsi, pour accéder une meilleure prédiction des zones d'accumulation et des épisodes de pollution sur l'aéroport, il est nécessaire d'accroître les capacités de prédiction des modèles de mécanique des fluides numériques (CFD) multiphysiques et multiéchelles, tout en augmentant leur précision. A cette fin, nous proposons d'associer une approche de type RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) avec la simulation des grandes échelles (LES) de la turbulence reconnue aujourd'hui comme un outil très performant de hautes précisions, couplée à un modèle diphasique de microphysique. Ainsi, le programme propose une stratégie innovante de calcul à l'interface de plusieurs domaines scientifiques comme la mécanique des fluides/aérodynamique, la chimie et la microphysique.