Modelisation des ecoulements d'air dans les serres

• Auteur / Autrice : RENAUD HAXAIRE
• Direction : Lucien Elegant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Nice

Résumé

La production des cultures dans les serres du bassin mediterraneen est alteree en quantite et qualite pendant la periode estivale. Ce probleme est essentiellement du a des temperatures et des deficits de saturation trop eleves lies a une aeration insuffisante et entrainant des conditions heterogenes au sein de la serre. Dans ce contexte, nous proposons de caracteriser et simuler les mecanismes qui interviennent dans l'aeration naturelle des serres dans le but de comprendre ce phenomene et de proposer un outil permettant de selectionner les solutions techniques les plus pertinentes au moment de la conception d'une serre. Apres avoir decrit les phenomenes physiques, les equations qui les gouvernent et les methodes de resolution de ces equations, nous etudions en detail les differents modes de convection observes dans les serres : la convection induite par les gradients de temperature internes (naturelle) et la convection induite par le vent exterieur (forcee). Pour prendre en compte l'influence dynamique des plantes dans les simulations, nous avons etudie les caracteristiques aerodynamiques des plantes de tomate, culture majoritaire dans les serres du bassin mediterraneen. L'etude de la convection naturelle a ete realisee sur une maquette. Le rayonnement solaire est simule par un plancher chauffant, la circulation de l'air est visualisee par une nappe laser et les vitesses d'air sont mesurees par un anemometre a boule chaude. Les temperatures d'air sont mesurees a l'aide de thermocouples. Les mesures et les simulations a l'aide d'un code de champs commercial presentent des resultats comparables. La convection forcee a ete etudiee dans une serre experimentale en situation de production. Le moteur de la convection est le mistral, vent de direction stable, largement dominant dans la vallee du rhone. Les vitesses et les temperatures d'air sont mesurees a l'aide d'un anemometre sonique tri-dimensionel. Les mesures et les simulations sont la aussi comparables. Finalement, on compare les resultats de simulations avec un modele de ventilation existant pour valider le caractere operationnel de notre methode dans le but de calculer les performances d'une structure de serre en terme de ventilation. On dispose donc d'une serie de donnees experimentales qui permet de caracteriser l'heterogeneite du climat sous serre et de mieux connaitre les phenomenes mis en jeu dans leur aeration naturelle, ainsi que d'une methode qui permet d'evaluer les performances d'une structure de serre, sans recourir a de couteuses experimentations.