Le champ de vent autour d'un bâtiment n'est pas simplement plus calme qu'il ne le serait sans le bâtiment — dans certaines zones il est nettement plus fort.
Mécanismes d'accélération
Rabattement. Sur une façade élevée, le vent plus rapide des niveaux supérieurs frappe la face et une partie est dirigée vers le bas, amenant l'énergie des niveaux hauts jusqu'au sol.
Accélération d'angle. En contournant les angles du bâtiment, l'écoulement descendant accélère. Les zones les plus inconfortables au niveau du piéton se situent typiquement là.
Effet de canalisation. Un passage étroit entre deux bâtiments comprime et accélère l'écoulement.
Passages sous pilotis. Ils créent un court-circuit entre la face avant en surpression et la face arrière en dépression ; l'écoulement qui les traverse est très rapide.
Le critère n'est pas la vitesse moyenne
Les critères de confort et de sécurité sont définis en fréquence de dépassement : quelle fraction de l'année une vitesse donnée est dépassée. Cela signifie qu'une seule direction de vent ne suffit pas — plusieurs directions doivent être évaluées et pondérées par la rose des vents locale.
Le critère varie aussi avec l'activité : la vitesse acceptable pour une zone de repos est plus basse que pour un cheminement.
Exigences de modélisation
Couche limite atmosphérique. Le profil d'entrée ne peut pas être uniforme ; la vitesse croît avec la hauteur et le profil de turbulence doit lui aussi être défini. Un profil d'entrée plat se trompe systématiquement sur les vitesses au sol.
Taille du domaine. Il faut laisser une distance suffisante autour du bâtiment et maintenir un taux de blocage faible. Voir la note sur les conditions aux limites.
Le décollement domine. Le décollement sur les angles vifs est fixé par la géométrie, donc la sensibilité au modèle est plus faible — c'est le bon côté de ce problème. Voir la note sur le décollement.
Les bâtiments voisins font partie du modèle. Les voisins orientent l'écoulement ; un modèle de bâtiment isolé n'est pas réaliste.
Références
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6