Le stage vise à modéliser l’impact du changement climatique sur les transferts de composés organiques volatils (COV) du sol vers l’air intérieur. En couplant WRF, OpenFOAM et MATHIS-QAI, il simulera l’influence du climat, des sols argileux et des fissures sur la migration des polluants. L’objectif : prédire les concentrations intérieures futures et mieux comprendre les interactions sol–bâtiment–air pour améliorer la qualité de l’air intérieur.

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Contexte

La contamination des sols par des composés organiques volatils (COV) représente un enjeu majeur pour la qualité de l'air intérieur des bâtiments. Ces polluants peuvent migrer depuis la zone non saturée du sol vers l'intérieur des habitations par différents mécanismes : advection, liée aux gradients de pression et aux flux d'air, et diffusion, dépendante des gradients de concentration, de la température et de l'humidité.

Le changement climatique accentue ces transferts en multipliant sécheresses, pluies intenses et vagues de chaleur. Dans les sols argileux, ces variations hydriques entraînent des cycles de retrait-gonflement, favorisant l'ouverture de fissures et modifiant la perméabilité et la connectivité des pores. Les contraintes mécaniques sur les bâtiments, induites par ces mouvements différentiels, peuvent provoquer la fissuration des dalles, créant de nouvelles voies préférentielles. L'ensemble de ces phénomènes contribue à accroître les concentrations de polluants dans l'air intérieur.

Objectifs du stage

Le stage a pour objectif de développer une chaîne de simulation multiphysique pour prédire les transferts de polluants du sol vers les différentes zones d'un bâtiment.

Trois modèles seront couplés :

• WRF : description des conditions météorologiques actuelles et futures
• OpenFOAM : simulation des transferts sol–bâtiment, intégrant advection, diffusion, retrait-gonflement des argiles et fissuration des dalles.
• MATHIS-QAI : dynamique des concentrations intérieures, ventilation et diffusion entre pièces.

Le stage vise à évaluer l'influence combinée du climat, des propriétés du sol et des caractéristiques des bâtiments sur les transferts de polluants et sur la répartition spatiale des concentrations intérieures.

Approche et résultats attendus

Le travail comprendra une revue bibliographique sur les mécanismes de transfert couplés sol–air–bâtiment, le comportement hydromécanique des argiles et le rôle des fissures dans la migration des polluants.

Le couplage WRF–OpenFOAM–MATHIS-QAI sera le coeur du projet, avec l'intégration :

• Un modèle de diffusion effective dépendant de la température et de l'humidité, d'un module décrivant l'évolution de la fissuration.
• Des scénarios représentatifs de pollution et de climat, actuels et futurs, seront simulés pour comparer diffusion et advection et quantifier l'impact du retrait-gonflement des argiles et de la dégradation des dalles sur les flux de polluants. L'analyse fournira une vision intégrée de l'influence du changement climatique sur les transferts et la qualité de l'air intérieur.