Modélisation des écoulements et des transferts de masse et de chaleur dans la grotte de Lascaux

Modeling of air flow, heat and mass transfer in the cave of Lascaux

• Auteur / Autrice : Cendrille Ferchal
• Direction : Jean-Paul Caltagirone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aéraulique

Hygrométrie

Conservation

Peinture pariétale

Lascaux, Grotte de (Dordogne)

Résumé

Les peintures de la Grotte de Lascaux sont soumises depuis leur découverte à de nombreuses perturbations d'origine climatique, humaine ou biologique. Depuis la fermeture du site, leur préservation est assurée par un système de régulation de l'air et par une surveillance quotidienne de la cavité. Dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D et le Ministère de la Culture, soutenu par la fondation EDF, une étude par modélisation numérique est menée afin de mieux comprendre l'équilibre hygrothermique de la Grotte de Lascaux en interaction avec son environnement. Ce mémoire présente une première approche des phénomènes physiques en milieu fluide, permettant par exemple d'identifier les zones à fort risque de condensation, ce processus constituant un des principaux facteurs d'altération des peintures. Le premier chapitre est consacré à la présentation générale de la cavité sous différents aspects et à la description des observations effectuées sur le site depuis sa fermeture. Le deuxième chapitre présente le modèle physique utilisé, une attention particulière ayant été accordée au traitement de l'humidité en paroi. Dans le troisième chapitre, les méthodes numériques utilisées sont détaillées, avec notamment l'étape de création du maillage de la grotte. Enfin, le dernier chapitre est consacré aux simulations numériques de trois scénarios choisis, afin de représenter les mouvements d'air et les variations de température et d'humidité au sein de la cavité en présence ou non de perturbations extérieures. Une méthodologie est ainsi mise en place, permettant une meilleure connaissance du comportement hygrothermique et aéraulique de la grotte de Lascaux et apportant des éléments de réponse quant à la conservation des peintures rupestres.

Since their discovery, the paintings of the cave of Lascaux have been subjectid to many cimatical, human or biological disturbances. Their safeguarding has been ensured by a daily monitoring of the cave and by an air-conditioning system. In the frameword of a partnership between EDF R&D and the french ministry of culture, backed by EDF foundation, studies of the movements of air inside the cave are carried out in order to better understand the hygrothermal balance of the cave of Lascaux interacting with its surroundings. Apparition of moisture at the wall, in particular, is bound to endanger the rock paintings; This work presents a first approach of the physical phenomena occuring in the fluid medium allowing to identify, amongst other things, areas subjectef to stronger condensation effects. The first chapter is dedicated to the general aspects of the cave ans to the observations carried out since the closing. The second chapter presents the physical model with spécific attention devoted to moisture presence on the wall. In the third chapter We detail the numerical methods, and more particularly the generation of the mesh used to discretize the cave. The last chapter is dedicated to numerical simulations of three scenarios in order to describe the movements fo air and the variations of moisture and temperature in the cave, submitted to perturbations or not. Finally, these results lead to better know hygrothermal and aeraulic behaviour of the cave, and thus to take e part in the safeguarding of the rock paintings.