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Depuis quelques années, un nouvel instrument de mesure du vent fait concurrence aux anémomètres à coupelles classiques: le LiDAR. Malgré plusieurs avantages tels que sa facilité à être déployé et sa capacité à mesurer la vitesse du vent à plusieurs hauteurs simultanément, les performances de celui-ci sur terrain complexe sont encore matière à débat. Ceci est principalement dû à l’hypothèse d’homogénéité de l’écoulement que fait le LiDAR pour évaluer la vitesse au centre du disque scanné. L’objectif de ce travail consistait à implanter une méthode pour évaluer le biais LiDAR en terrain complexe à l’aide d’OpenFOAM. Pour accomplir cette tâche, un modèle numérique capable de simuler la couche limite atmosphérique en terrain complexe recouvert de forêt a été mis en place dans OpenFOAM v1.7. Une approche RANS, jumelée à un modèle k-ε modifié qui prend en compte la turbulence générée par la forêt, a été utilisée. Pour estimer le biais du LiDAR, la méthode proposée par Bingöl et al. (2008) a également été mise en place et utilisée comme outil de post-traitement. Dans le but de vérifier le modèle, une couche limite atmosphérique neutre et homogène a tout d’abord été simulée. Excepté une surestimation de k près de la paroi, les résultats furent concluant par rapport à la solution analytique. Par la suite, les modifications apportées dans le but de tenir compte des effets de la forêt ont été validées. Pour ce faire, l’écoulement à l’intérieur et au dessus d’une forêt dense a été simulé et les résultats furent comparés aux mesures expérimentales d’Amiro (1990) et aux résultats numériques de Dalpé and Masson (2008). De plus, une condition frontière dévelopée par Lussier-Clément (2012), indépendante de la hauteur de déplacement de la forêt, fut validée. L’expérience a également démontré que fixer des valeurs pour U, k et ε à la paroi supérieure en présence de forêt était inapproprié. L’outil de post-traitement mis en place fut également validé pour un écoulement au dessus d’une colline Gaussienne. Les effets de la hauteur de scan ainsi que de la pente de la colline furent investigués. Pour des pentes variant de ∼25% à 43%, un biais allant de 2% à 10% fut observé. La méthode fut également généralisée à la quasi totalité de la opographie, ce qui se révéla être un outil utile pour évaluer l’étendu du biais. Finalement, un cas réél où un LiDAR situé sur un site complexe et recouvert de forêt a été étudié. L’évaluation du modèle numérique a d’abord révélé l’importance capitale de la position ainsi que de la nature de la condition frontière d’entrée. Ensuite, le biais LiDAR fut estimé à l’aide d’OpenFOAM v1.7, Meteodyn WT 4.0 and WAsP Engineering et le tout fut comparé à des mesures expérimentales. Malgré la présence de complexité topographique sur une distance de huit fois le rayon du disque scanné autour du LiDAR, très peu d’erreur fut observée, ce qui laisse envisager que le LiDAR n’est affecté que par la topographie très près du volume scanné. |
