Grant: Discovery Grants Program - Individual

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.