Modélisation de l'aération naturelle et du microclimat des serres en verre de grande portée sous climat tempéré océanique
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Abstract EN:
This study aims at describing the microclimate which develops over the plants in a glasshouse equipped with shelves for ornamental horticultural crops. The investigation is based on the complementarity between experiment and mathematical modelling. Two different types of measurements were conducted simultaneously in order to record input data for the model boundary conditions and to validate the simulations with respect to inside climate parameters. Thus, the climate parameter : outside wind velocity and direction, air temperature, walls surface temperature and the air exchange rate of the whole greenhouse were measured. The cfd software solved the navier-stokes equations with the boussinesq assumption and A K-ε closure. The virtual tracer gas technique was implemented to assess the ventilation rate. Solar and thermal (I. E. Atmospheric) radiative fluxes were included in the model through the resolution of the radiative transfer equation. The accuracy of this device was firstly validated against air exchange rate and temperature data collected in an experimental glasshouse. The model was then used to study the consequence of different opening configurations on the distributed climate. Attention was paid to the analysis of the heat fluxes at roof level and also of the heterogeneity of the climatic parameters in the canopy vicinity.
Abstract FR:
Cette étude contribue à l'analyse et à la modélisation des phénomènes mis en jeu dans l'aération naturelle des serres en verre de grande portée. Deux approches incluant expérimentation in situ et modélisation mathématique du climat distribué sont mises en oeuvre. Des données météorologiques ont été collectées dans une serre de production ornementale. Ces mesures constituent un jeu de données conséquent destiné à fournir les entrées du modèle numérique. Parrallelement à ces mesures, nous avons systématiquement procédé à des mesures du taux de renouvellement d'air qui ont été utilisées pour valider le modèle. Le modèle de mécanique des fluides numérique qui a été en oeuvre permet de prédire les champs de vitesse et de température à l'intérieur de la serre après résolution numérique des équations de Navier-Stokes couplées à l'équation de l'énergie dans le domaine de calcul considéré. La turbulence a été modélisée à l'aide d'une fermeture de type K-ε. Un module radiatif a été ajouté dans le modèle numérique afin de prendre en compte le rayonnement d'origine solaire et atmosphérique. Ce module résout l'équation des transferts radiatifs qui est couplée à l'équation de l'énergie. Ce modèle "complet" a pu être vérifié et validé pour differentes conditions climatiques. Il a été ensuite utilisé pour analyser l'impact de la configuration des ouvrants sur le climat et sur les flux de chaleur au niveau de la toiture de la serre. Cette analyse a porté non seulement sur la ventilation mais aussi sur l'homogénéité de la distribution des vitesses et des températures dans la serre et notamment au niveau des cultures.