6. Vers la simulation numerique
271
Cette approximation n 'est valid e qu e lorsqu e les te mps caracterist iques de la
chimie sont beaucoup plu s grands que ceux associes aux processus d 'hornogeneisation t ur bulente (exercice 6.2) . Not ons qu e le terme de corr elation neglige
correspond a ce qui est appele un t erme de segregation,
(6.10)
avec I s l'inten site de segregati on (don t on verifie imrnedi atement qu 'elle satisfait
Is ~ - 1).
Exercice 6.2 (Nombre de Damkohler)
On definit un nombre de Darnkohler , not e Da , comme le rat io d 'un te mps caract eristique de la t ur bulence sur un te mps caract eristique de la chimie. Comment er selon l'ordre de grandeur de Da . Qu elles especes correspo ndent au x
divers regimes ?
Reponse:
Lor sque Da « 1 (typiquem ent pour des COY a grand t emps de vie, les PA N , etc.),
on peut considerer qu e Ie melange est homogenc a l'egard de la cinetique chimique.
Si D a » 1, la cinet ique chimique atteint un equilibre avant qu e la turbulen ce ne redistribue les polluants : la cine t ique chimique va contro ler les especes conccr necs (des
radi caux, voir exercice 6.5 : typiquem ent OH et H0 2 ) . Si Da ~ 1, les t emps ca racte -
ristiques sont compar ables et les processus sont fortem ent couples : l'approximation
laminaire n 'est plus valid e (t ypiquem ent p our 0 3 et N0 2 ) .
Pour en savoir plus ([143]) :
J . Vila-Guerau de Ar ellan o, A. Dosio , J .F . Vinuesa , A .M. Holtslag, S. Galmarini.
The d isp ersion of chem ically reactive spe cies in t he atmospheric boundar y layer. Meteor.Atmos.Phys., 87(23-38), 2004
Si deux especes ne sont pas cor relees, Is = O. Dan s le cas cont raire, l'hypothese de reacteur homogene peut conduire a sur est imer ou a sous-estimer la
production chimique effect ive al'echelle du modele. Le cas elassiqu e est donne
par la reaction de ti tration de l'ozone par le monoxyde d 'azote , cle pour la
pollution photochimique (chapitre 4),
(R 148)
Dan s un e sit uation elassique , le monoxyde d 'azot e NO est emis a proximit e du
sol (environ 90 % des emissions d 'oxydes d 'azot e sont sous cette form e) , tandis
que l'ozone , espece a duree de vie plu s longue, tran sport ee et forrnee sur de
longues dist an ces, domine au sommet de la couche limit e. NO et 0 3 ne sont
pas en cont act de mani ere hornogene, NO etant de mani ere privilegiee dans des
colonnes d 'air ascendant es (upd rafts) , 0 3 dan s des colonnes d 'air descend antes
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Cette approximation n 'est valid e qu e lorsqu e les te mps caracterist iques de la
chimie sont beaucoup plu s grands que ceux associes aux processus d 'hornogeneisation t ur bulente (exercice 6.2) . Not ons qu e le terme de corr elation neglige
correspond a ce qui est appele un t erme de segregation,
(6.10)
avec I s l'inten site de segregati on (don t on verifie imrnedi atement qu 'elle satisfait
Is ~ - 1).
Exercice 6.2 (Nombre de Damkohler)
On definit un nombre de Darnkohler , not e Da , comme le rat io d 'un te mps caract eristique de la t ur bulence sur un te mps caract eristique de la chimie. Comment er selon l'ordre de grandeur de Da . Qu elles especes correspo ndent au x
divers regimes ?
Reponse:
Lor sque Da « 1 (typiquem ent pour des COY a grand t emps de vie, les PA N , etc.),
on peut considerer qu e Ie melange est homogenc a l'egard de la cinetique chimique.
Si D a » 1, la cinet ique chimique atteint un equilibre avant qu e la turbulen ce ne redistribue les polluants : la cine t ique chimique va contro ler les especes conccr necs (des
radi caux, voir exercice 6.5 : typiquem ent OH et H0 2 ) . Si Da ~ 1, les t emps ca racte -
ristiques sont compar ables et les processus sont fortem ent couples : l'approximation
laminaire n 'est plus valid e (t ypiquem ent p our 0 3 et N0 2 ) .
Pour en savoir plus ([143]) :
J . Vila-Guerau de Ar ellan o, A. Dosio , J .F . Vinuesa , A .M. Holtslag, S. Galmarini.
The d isp ersion of chem ically reactive spe cies in t he atmospheric boundar y layer. Meteor.Atmos.Phys., 87(23-38), 2004
Si deux especes ne sont pas cor relees, Is = O. Dan s le cas cont raire, l'hypothese de reacteur homogene peut conduire a sur est imer ou a sous-estimer la
production chimique effect ive al'echelle du modele. Le cas elassiqu e est donne
par la reaction de ti tration de l'ozone par le monoxyde d 'azote , cle pour la
pollution photochimique (chapitre 4),
(R 148)
Dan s un e sit uation elassique , le monoxyde d 'azot e NO est emis a proximit e du
sol (environ 90 % des emissions d 'oxydes d 'azot e sont sous cette form e) , tandis
que l'ozone , espece a duree de vie plu s longue, tran sport ee et forrnee sur de
longues dist an ces, domine au sommet de la couche limit e. NO et 0 3 ne sont
pas en cont act de mani ere hornogene, NO etant de mani ere privilegiee dans des
colonnes d 'air ascendant es (upd rafts) , 0 3 dan s des colonnes d 'air descend antes