ECOULEMENTS D AIR AVEC DISPERSION DE PARTICULES AUTOUR DES CONSTRUCTIONS ET SUR LES PALMERAIES

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1 Courrier du Savoir N 13, Avril 2012, pp ECOULEMENTS D AIR AVEC DISPERSION DE PARTICULES AUTOUR DES CONSTRUCTIONS ET SUR LES PALMERAIES S.HOUDA 1, A.HASSEINE 2, M.MELLAS 2, A.MERZOUGUI 2, D.LAIADI 2, J.CHAOUKI 3 1 Département de Génie Civil, univerité Mohamed Khieder - Bikra 2 Laboratoire de Génie Civil et Hydrauliue, Développement Durable et Environnement 3 Chemical Eng. Dept., Ecole Polytechniue de Montréal, Canada. haeine@yahoo.fr RESUME La culture du palmier dattier contitue an aucun doute une participation importante ur le plan ocio-économiue dan l agriculture aharienne urtout dan la wilaya de Bikra. En effet, le palmier procure, grâce à la commercialiation aux échelle nationale et internationale de on fruit, un revenu régulier pour le phoeniciculteur et contitue une deuxième ource de devie aprè le hydrocarbure. Il repréente la principale reource de vie de population de ce région et offre de emploi direct et indirect. Au cour de la dernière décennie, la productivité de palmier dattier a décliné dan le zone de culture traditionnelle. Ce ont 30 % de la production ui peuvent être perdu ou l'effet de maladie et de paraite tel ue : El Boufraoua due à une cochenille blanche. La pouière et conidérée comme l un de plu important facteur contribuant a la propagation de cette maladie. Dan ce travail, le impact de la diperion de pouière produite par troi carrière doivent être caractérié et imulé à l aide d un logiciel de imulation de type CFD en utiliant le model Eulerien. Le réultat de la imulation obtenu montrent bien le dépôt de la pouière ui et à l origine de la parution de la maladie u- citée émanant de ce troi carrière ur le palmier dattier et même ur le habitant du village d El-Hadjeb aux environ de Bikra. MOTS CLÉS: Diperion, Ecoulement, Pouière, palmier dattier, modéliation, imulation, CFD. ملخص تساھم زراعة أشجار التمور بدون شك في التنمیة الاقتصادیة و الاجتماعیة لولایات الجنوب خاصة منطقة بسكرة و ھذا من ما توفره من ید عاملة داي مة بالا ضافة إلى جودتھا العالمیة و التي یمكن أن تكون أھم دخل وطني بعد قطاع الطاقة. لكن في السنوات العشر الا خیر انخفض منتوج التمور بنسبة % 30 بسبب الا مراض و الطفیلیات. أھم ھذه الطفیلیات ھي الدودة البیضاء و التي تو دي إلى تلف المنتوج(مرض البوفروة) من جھة كما تثبط عملیة التركیب الضوي ي لشجرة النخیل من جھة أخرى إن أھم عامل و وسیط لانتشار ھذا المرض ھو الغبار. في ھذا العمل قمنا بدراسة توقعیة لتا ثیر انتشار الا تربة المعدنیة الناتجة عن ثلاثة مساحات استغلال الحصى لبلدیة الحاجب و المعروفة بتا ثیرھا حتى على سكان المنطقة من الناحیة الصحیة خاصة قریة برج النص. لذا قمنا باستخدام البرنامج الشھیر (CFD) و اخترنا نموذج( Eulérien ) لمعرفة تا ثیر العوامل الجویة المتمثلة في الریاح في انتشار الغبار على أشجار النخیل و بلدیة الحاجب وقد بینت دراستنا ھذه الدور السلبي لمنبع التلوث الصناعي على المنطقة المدروسة. الكلمات المفتاحیة: انتشار تدفق أشجار التمور غبار النمذجة المحكاة t Fluent 1 INTRODUCTION En Algérie, la culture du palmier dattier contitue an aucun doute une participation importante ur le plan ocioéconomiue dan l agriculture aharienne. Il repréente la principale reource de vie de population de ce région et le pivot du ytème oaien [1]. En effet, il procure, grâce à la commercialiation aux échelle nationale et internationale de on fruit, un revenu régulier pour le phoeniciculteur et une deuxième ource de devie aprè le hydrocarbure. Il offre de emploi direct et indirect et crée ou on couvert un microclimat favorable au développement de nombreue culture oujacente; ce ui aure la auvegarde de la biodiverité de zone aride et le ralentiement de la déertification ; il aure aui une certaine tabilité pour le population ui vivent dan le oai [1,2]. La palmeraie algérienne et eentiellement localiée dan le zone de la partie ud-et du pay. Elle couvre une uperficie de ha à environ palmier Univerité Mohamed Khider Bikra, Algérie, 2012

2 S.Houda & al dont contituent le potentiel productif oit 66 %. La production et etimée à tonne dont tonne (50 %) de datte demi molle (Deglet Nour), tonne (33 %) de datte èche (Degla Beida et analogue) et tonne oit 17% de datte molle (Ghar et analogue) [3]. Au cour de la dernière décennie, la productivité de palmier dattier a déclinée dan le zone de culture traditionnelle. Ce ont 30 % de la production ui peut être perdue ou l'effet de maladie et de paraite [4]. La moitié de maladie et cauée par la dépoition de pouière ur le palmier dattier ui favorient le développement de la cochenille illutré par le figure 1-4 montrant de ituation remaruable : l une et relative au phénomène de photoynthèe de palmeraie et le autre ont lié aux problème phytoanitaire. La pullulation de la cochenille blanche contitue l un de principaux ennemi du palmier dattier tant par le dégât u il engendre ue par le retriction commerciale u il impoe. Néanmoin, la lite de ennemi du palmier dattier en Algérie ne cee de croître. Aini, la pourriture de inflorecence ou Khamedj due à Mauginiella caettae Cav et décrite par Bounaga et Djerbi (1990) et Sedra (2003) comme une maladie importante du palmier dattier [5-11]. Figure 3: Couverture de fruit par une toile de filament oyeux, ui retient le grain de pouière oulevé par le vent. Figure 4: Implantation de acarien entre le fruit contigu et forment de tache de contour irrégulier. Ce travail a pour objectif d examiner l effet de la diperion atmophériue de pouière provenant de ource contituée par troi carrière ur le maion et ur le palmier dattier. Pour cette étude nou nou omme ervi du logiciel commercial dédié à la mécaniue de fluide numériue, la CFD (Computational fluid dynamic fluent 6.3 dan l objectif de modélier et de Simuler diperion de particule émie par le carrière ur le palmier dattier et le habitation d El-Hadjeb aux environ de Bikra comme le montre la figure 5. Figure 1-2: Forte denité de la cochenille ui provoue le deèchement de foliole et peut induire la mortalité de la palme. Figure 5: Site de la commune El Hadjeb willaya Bikra. 42

3 Ecoulement d air avec diperion de particule autour de contruction et ur le palmeraie 2 MODELISATION DE LA DISPERSION DES POUSSIERES Cette partie va dicuter de différent modèle Euler/Euler propoé par Fluent. Le modèle Euler/Euler propoé par Fluent ont au nombre de 3 [12]: Volume Of Fluid (VOF) Mixture Model Eulerian Model Pour notre travail, la documentation Fluent préconie l utiliation du Modèle «Eulerian Model». Nou allon maintenant détailler le éuation utiliée et réolue par ce modèle. 2.1 Modèle Eulérien Lorue ce modèle et utilié, Fluent réout pour chaue phae une éuation de continuité et une éuation de bilan de uantité de mouvement. Se éuation ont directement été obtenue à partir de éuation de continuité et de bilan de uantité de mouvement monophaiue. Il exite tout de même de différence entre le jeu d éuation monophaiue et multiphaiue. Le paage du jeu d éuation monophaiue au jeu d éuation multiphaiue e fait par l introduction d une fraction volumiue de phae traduiant la préence ou non d une phae. Il exite également dan le jeu d éuation multiphaiue de terme d échange de mae et de uantité de mouvement entre le différente phae. Le éuation fondamentale moyennée ci-deou contituent l eentiel de éuation mathématiue utiliée par le code [11,13]. t v. v v n p 1 K v v m v m v F F F p p p. g p p p p lift, vm, L éuation de bilan de uantité de mouvement de la phae (olide) et la uivante : t v. v v N l 1 K v v m v m v F F F l l p p l l l l. g lift, vm, La fermeture du ytème d éuation néceite de définir le modèle de la turbulence, Fluent propoe 3 modéliation de la turbulence multiphaiue baée ur le modèle k-. Deux autre modéliation exitent, elle ont baée ur le modèle RSM (Reynold Stre Model). Le modèle de turbulence baé ur le modèle k- ui ont le uivant [11, 14, 15,16]: Mixture Turbulence Model Dipered Turbulence Model Turbulence Model for each phae Le modèle de turbulence choii dan ce travail et le modèle k- «Dipered Turbulence Model», ce modèle réout une éuation de tranport de k et pour chacune de phae. La réolution de toute ce éuation rend l utiliation de ce modèle aez lourde mai la plu complète poible Euation de tranport de l énergie cinétiue de turbulence Euation de continuité La fraction volumiue pour chaue phae et calculée à partir de l éuation de continuité: 1 r t. v m m n p 1 r : la référence de denité de la phae (air) ou la moyenne volumiue de la denité de la phae ur le domaine de calcul Le terme de droite de cette éuation traduit le tranfert de mae entre le différente phae. Dan notre ca, nou ne conidéron pa de tranfert de mae, ce terme et donc nul Bilan de uantité de mouvement L éuation de bilan de uantité de mouvement de la phae (air) et la uivante : p p μ t, α. α U. α t σ k C 1α G k, C 2 α C 3 A Euation de tranport du taux de diipation de turbulence μ t, α. α U. α t σ k Avec C 1α G k, C 2 α C 3 A μ μ A K C k C k K U U. α K U U. α N N N t,l t, l l l l l l l l l l1 l1 αlσl l1 ασ 43

4 S.Houda & al 3 RESULTATS ET INTERPRETATIONS A l aide du préproceeur Gambit (2.0), nou avon utilié un maillage non tructuré contitué par une dicrétiation patiale en élément fini ui ont en meure d épouer le divere forme aui bien de maion ue de palmier ui ont le tétraèdre. La Figure 1 montre un maillage plu raffiné autour de objet ue ur le limite du domaine. En effet, il n et pa néceaire d invetir trop de temp de calcul dan la région ui n influence ue peu ur le force exercée ur le obtacle. Le maillage et contitué de nœud, 121'393 face, cellule comme le montre la Figure 1 Le graphe de réidu pour ce calcul et donné ur la figure 8. Comme nou le contaton la convergence et atteinte aprè environ 50 itération. Figure 8: Evolution de réidu au cour de itération. 3.2 Réultat de la modéliation à l aide du modèle à une phae Le réultat pour la phae (air) obtenu ont donné cideou Figure 6: Maillage du ite étudié. Figure 9 : Champ de vitee de l écoulement autour de la zone d étude. Figure 7:Maillage de palmier dattier. Le figure 6 et 7, repréentent le maillage concluant retenu aprè pluieur eai. 3.1 Réultat obtenu à l aide du code CFD fluent Convergence Le calcul doivent être terminé aprè convergence uffiante de la olution pour cela il et néceaire de vérifier ue la olution de variable ne change pa en de point particulier aux différente étape, en outre le réidu ont été pri à uatre décimale aprè la virgule tout en préciant le coefficient de relaxation adapté au type de problème pour accélérer la convergence de la olution. Figure 10: Detail du champ de vitee de l écoulement autour de la zone d étude. 44

5 Ecoulement d air avec diperion de particule autour de contruction et ur le palmeraie largement influencé par le condition météorologiue (direction du vent), par la topographie du ite et par la morphologie de l'environnement immédiat. Figure 11: Contour de vitee (phae 1). Figure 13: préente la diperion de pouière ur la zone d étude pour (= 0). Figure 12: Le contour de vitee (Phae 2). Le champ de vitee axiale et donné ur la figure 9. On note aui ue le profil de vitee dan le plan y-x préentent un écoulement fortement intable avec un courant acendant dan une région et un autre decendant dan une autre région (préence de obtacle). Le tructure de l écoulement obtenue par la préente imulation ont repréentée ur la figure 10. On contate d aprè cette figure la préence de région de recirculation dan la zone d étude. La forme et la taille de ce zone de recirculation ont d une grande importance pour l analye de l écoulement à traver la zone d étude. Le figure 11 et 12, préentant le contour de vitee de la phae 1(air) et la phae 2(olide) repectivement dan la direction de l écoulement où il et clair ue l écoulement et fortement accéléré dan la zone au deu et au deou de obtacle. Il et évident ue le obtacle par leur préence dan la zone d étude réduit la ection de paage provouant une forte accélération de l écoulement 3.3 Réultat de la modéliation à l aide du modèle à deux phae Dan ce modèle nou avon retenu le troi carrière comme origine de émiion du polluant. Ci-deou et repréentée une imulation de la ituation actuelle pour différente direction de la vitee du vent amont (Ouet - et : =0) et (Nord- Ouet : =20 ) au niveau du ol, Sachant ue la ituation de vent dominant et Nord-Ouet. Le proceu de tranport de deux phae (olide - air) ont Figure 14: préente la diperion de pouière ur la zone d étude pour (=20 ). Le graphiue ci-deu mettent en évidence le contour de la diperion de la phae olide calculée par le logiciel Fluent. Le figure 13 et 14, donne un aperçu de l influence de obtacle ur le écoulement de l air et la diperion de particule. Le figure 13 et 14, et une repréentation de concentration par le polluant émi par le ource de pollution. 4 CONCLUSION Dan ce travail, nou avon préenté une étude numériue de la diperion de pouière émanant de carrière autour de contruction d El-Hadjeb aini ue ur le palmier à l aide d un code de calcul Fluent. La prolifération et la pullulation de paraite et acarien ont favorié par le dépôt de particule ur le palmier. Le réultat trouvé montrent eentiellement ue la ource de pollution (le carrière) c'et-à-dire la préence de la pouière joue un effet négatif ur la zone d étude aui bien ur la anté de habitant ui occupent le contruction avoiinante ue ur l économie locale dont le commerce de la datte et tributaire. 45

6 S.Houda & al En perpective, l étude peut être améliorée par la conidération de autre facteur tel ue : la rugoité, un vent multidirectionnel et l introduction de effet de tratification thermiue aini u à d autre facteur lié à la filtration à la ource de la production et le moyen de déviation de trajectoire de particule. BIBLIOGRAPHIE [1] Amori G., Le palmier dattier en Algérie, Ed, Tlemcen. [2] Belguedj M., 1996 Caractéritiue de cultivar de dattier du Sud-et du Sahara Algérien. Volume 1. Ed. INRA. Alger, 67 p. [3] Abdelmoutaleb M., 2008 La campagne intenive de vulgariation (CIV) pour la lutte contre le ver myeloi ou la pyrale de datte dan le wilaya de Bikra et d El Oued, in revue, Agriculture & développement, communiction Vulgariation. Ed INVA. [4] Al-Bazzaz S., La production mondiale menacée par le ravageur et le maladie. Réeau mondial ur le palmier dattier. FAO. Rome, 2 p. [5] M.S Mehaoua, Etude du niveau d infetation par la cochenille blanche Parlatoria blanchardi Targ., 1868 (Homoptera, Diapididae) ur troi variété de palmier dattier dan une palmeraie à Bikra., thèe de Magiter, Univerité de Bikra, [6] Calcat A., Maladie et ennemi du palmier dattier au Sahara et en Afriue du Nord. Bulletin phytoanitaire de la FOA. pp [7] Dhouibi M. H et Jammazi A., 1993 Lutte biologiue contre la pyrale de caroubeectomyeloi ceratoniae Zeller (Lepidoptera, Pyralidae) par Hebrabracon hebetor (Hymenoptera, Braconidae) en verger de grenadier. Med. Fac. Landbouww.Univ.Gent. pp [8] Dhouibi M. H., Le principaux ravageur du palmier dattier et de la datte en Tuniie. Ed. I.N.A.T. Tuni. [9] Anonyme, 2000 c - Bulletin phytoanitaire concernant la lutte contre le Khamedj du palmier dattier. Avertiement agricole. Ed. SRPV Bikra. [10] Dhouibi M.H., Bio-écologie d Ectomyeloi ceratoniae Zeller (Lepidoptera, Pyralide). Ed. INRAT. Tuni. Vol 55, p 48. [11] Doumandji S., Biologie et écologie de la pyrale de caroube dan de l Algérie Ectomyeloi ceratonia Zeller (Lepidoptera, pyralidae). Thèe. Doct. D état. Scien. Natur. Univerité Pierre et Marie Curie. Pari VI, 145 p. [12] Fluent 6.3 Documentation : Uer Guide. Modelling Guide. Tutorial Guide. Fluent, inc (2001). [13] Blocken, B., Stathopoulo, T., Carmeliet, J., CFD imulation of the atmopheric boundary layer: wall function problem. Atmopheric Environment 41, [14] D. J., Wilon, Turbulent diperion in atmopheric hear flow and it wind tunnel imulation, Von Karman Intitute for fluid dynamic, Technical note 76, [15] S.R., Hanna, G.A., Brigg and R.P. Jr., Hoker, Handbook On atmopheric Diffuion, technical information Center. U.S. Department of Energy,