| Summary: | L’avènement de la technologie éolienne s’est accompagné de l’arrivé à maturité des méthodes pour prédire et prévoir le vent. Toutefois, leurs résultats dépendent encore des sites étudiés, et leurs limites commencent à être atteintes avec l’augmentation de la taille des parcs et des éoliennes modernes. Certains des processus en présence sont maintenant à la limite des microéchelles et des mésoéchelles. Les objectifs de la thèse sont donc d’identifier, d’implémenter et d’évaluer une approche capable de modéliser les écoulements dans la couche limite atmosphérique (CLA) à ces échelles en considérant les défis liés aux applications éoliennes.
Une revue de la modélisation des écoulements de la CLA allant des microéchelles aux mésoéchelles est tout d’abord réalisée. La combinaison des approches mésoéchelle/simulation aux grandes échelles (SGÉ) ressort comme étant la plus prometteuse, et le Modèle Mésoéchelle Compressible Communautaire (MC2) est choisi comme point de départ auquel sont ajoutés et implémentés les éléments requis pour la SGÉ. S’en suivent, la description détaillée du modèle mathématique et des aspects numériques de la version de MC2 adaptée pour la SGÉ. Ainsi, l’approche proposée est clairement illustrées tant dans son ensemble, qu’au niveau des spécificités de son implémentation. Cela inclus les améliorations et les nouvelles composantes de la méthode (séparation du traitement des parties volumétriques et déviatoriques du tenseur de Reynolds, discrétisation verticale, modèles de sous-mailles, diffusion turbulente 3D, équation prognostique 3D de l’énergie cinétique turbulente), ainsi que les adaptations de son mode opératoire permettant la SGÉ (initialisation, forçages géostrophiques grande échelle, condition limites de surface et latérales). Finalement, les aspects fondamentaux et les nouvelles composantes de l’approche proposée sont évalués basé sur des cas 1D de couche limite d’Ekman et des cas 3D et instationnaires de CLA complète neutre et convective au dessus d’une surface homogène. Cela permet de finement évaluer : le noyau dynamique à haute résolution ; la discrétisation spatiale et temporelle de la diffusion turbulente 3D ; cinq modèles de sous-maille ; et la sensibilité du modèle aux paramètres numériques principaux. De plus, létude détaillée des cas tests 3D démontre que des intervalles de temps plus long que dans l’étude de référence sont nécessaires à cause d’une dispersion importante mais normale dans les résultats.
En définitive, il est prouvé que le modèle mésoéchelle adapté pour la SGÉ est aussi performant que les modèles SGÉ équivalents, quoique sensiblement plus dissipatif. Il est donc démontré que les modifications apportées à MC2 lui permettent d’opérer tant aux microéchelle qu’aux mésoéchelles, ce qui représente une base solide pour des études plus avancées.
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