Le confort acoustique des passagers à l’intérieur d’un véhicule est fonction des équipements embarqués notamment le Système de Ventilation d’Air (SVA). Un SVA est un système complexe et compact, composé de plusieurs éléments. L’interaction de l’écoulement d’air avec ces éléments est un facteur influant sur les phénomènes acoustiques générés. Le projet CEVAS (Conception d’Eléments de Ventilation d’Air Silencieux), piloté par l’équipementier Valeo, a pour ambition de développer un outil numérique d’aide à la conception des SVA. Dans le cadre de projet, un banc d’essai a été développé à l’UTC en coopération avec Valeo afin de caractériser par mesures acoustique et aéraulique les composants d’un SVA dans les mêmes conditions de fonctionnement que sur véhicule. L’instrumentation acoustique de ce banc permet la caractérisation multimodale des propriétés acoustiques passives et actives de l’élément testé. Dans un premier lieu, la composante passive, représentée par la matrice de diffusion, est mesurée par la méthode multi-sources. Par la suite, la composante active, représentative de l’interaction écoulement objet, est déduite des pressions modales rayonnées en amont et en aval. Les démarches de mesure et de post-traitement sont appliquées pour des éléments académiques et des composants industriels : diaphragme, association de deux diaphragmes, volets et associations volet et mur. / Passenger’s thermal comfort inside car cabin is mainly provided by the heating ventilation and air conditioning system (HVAC). The main part of HVAC modules is placed under the dash board. An HVAC module is a compact system composed of various elements which are subject to airflow. The interaction between airflow and these in-duct elements generates noise inside car cabin. Furthermore, the blower used to blow air inside the cabin must overcome the pressure generated by HVAC elements. Noise is created and its level is linked to flow and pressure. HVAC noise is an important issue for car makers and automotive suppliers wishing to reach passenger’s satisfaction. Furthermore, thermal-engine cars are more and more silent. Also hybrid and electric car sells are expanding around the world. HVAC noise became a main issue for automotive actors. Under CEVAS project, Valeo is aiming to develop a prediction tool to design HVAC systems providing sound quality data. Within CEVAS project the UTC is in charge of performing measurements on academic elements and industrial HVAC components : diaphragm, flaps,…

La présente thèse porte sur la prédiction numérique de l’impact des transferts thermique et massique sur la qualité de l’air et sur le confort thermique à l’intérieur des cavités ventilées ou non et remplies de polluant. En effet, les cavités ventilées sont généralement considérées comme étant une approximation pour la modélisation des locaux ventilés.Pour mener à bien cette étude, nous avons choisi un modèle numérique basé sur la résolution des équations régissant les transferts de quantité de mouvement, de chaleur et de masse. La première partie du mémoire est consacrée à quelques généralités sur la ventilation, la qualité de l’air et le confort thermique ainsi qu’à la revue bibliographique des travaux réalisés. La démarche suivie est décrite dans le chapitre 2. Celle-ci est basée sur l’approximation de Boussinesq. Le modèle RNG k-ε est utilisé pour traiter la turbulence. La discrétisation des équations est réalisée à l’aide de la méthode des volumes finis associée à l’algorithme SIMPLEC pour traiter le couplage pression-vitesse. Dans la seconde partie, nous considérons d’abord la convection thermique et la convection thermosolutale dans des cavités fermées. Le principal but visé est: a) de valider le modèle considéré en confrontant nos résultats avec ceux de la littérature et b) d’étudier l’influence du nombre de Rayleigh thermique et du rapport de flottabilité. Les résultats obtenus révèlent que le modèle adopté prédit correctement les transferts thermique et massique.Ensuite, nous appliquons cette approche au cas des cavités bidimensionnelles ventilées soumises à des gradients de température et de concentration. Les indices de qualité de l’air et d’efficacité de la ventilation sont calculés et discutés. Nous achevons ce travail en analysant l’influence de la ventilation sur la qualité de l’air intérieur dans une pièce tridimensionnelle en régime transitoire. Cette analyse concerne différents scénarios de ventilation mécanique simple flux en vue de trouver la meilleure configuration en termes d’efficacité et de qualité de l’air intérieur. / This thesis deals with the numerical prediction of heat and mass transfer impact on the air quality and thermal comfort within either ventilated or not cavities filled with pollutants. Indeed, ventilated areas are first modeled to be as ventilated cavities in a first approximation.To carry out this study, we adopt a numerical model based on solving equations governing momentum, heat and mass transfer. The first part of this thesis is dedicated to some generalities on ventilation, air quality and thermal comfort and the bibliographic review of previous works. The adopted approach is described in Chapter 2. It is based on the Boussinesq approximation. The RNG k-ε model is used to handle turbulence. The finite-volume method (FVM) is used to discretize of the set of equations, and the pressure-velocity coupling is achieved via the SIMPLEC algorithm. In the second part, we consider the thermal convection and thermosolutal convection in closed cavities. The main aim is a) to validate the considered model by comparing our results with those of literature, and b) to investigate influence of the thermal Rayleigh number and the buoyancy ratio. Our findings indicate that the model accurately predicts heat and mass transfer.Then, we apply this approach to the case of two-dimensional ventilated cavities subjected to temperature and concentration gradients. The indices of air quality and ventilation efficiency are calculated and discussed. We end this work by analyzing the influence of ventilation on the quality of indoor air in a three-dimensional room in transient regime. This investigation covers different scenarios from the simple flow mechanical ventilation which aims to find the best configuration in terms of efficiency and quality of indoor air.

With population growth and climate change issues, cities will face social, economic and environmental challenges. They are accountable for most of the energy consumption and GHG emissions, and the building sector represents roughly 40% of the final energy consumption worldwide. Still, cities transform by renewing or creating districts, which design comes with specific engineering and management methods. Simulations tools at district scale might lead to more sustainable urban development by considering phenomena at such scale. Energy, microclimate and aeraulic simulations are performed on two study cases from real estate projects in France. This thesis investigates whether the tools allow to unlock new development strategies, and which engineering and management frameworks they require. The benefits for urban planners and architects are discussed, and the replicability of the tools is assessed. The studies also provide academic knowledge, beneficial to the actors for qualitative analyses. The energy needs and potential of energy sharing are assessed. Sensitivity analyses on design characteristics such as windows or insulation provide insight on their respective impacts on energy needs and sharing. The microclimate and heat island effects in the district are investigated, thanks to the evolution of air temperature and comfort index PET, bringing knowledge on the effects of trees and buildings. The winds within several urban plans are also simulated, providing insight on comfort in the district as well as academic experience on the relations between architecture and winds. Those studies therefore provide assessment and recommendations for the district, as well as knowledge for future qualitative and quantitative analyses. Plus, modeling and management issues and their resolutions help to construct a framework to improve the efficiency of such studies in terms of time, and therefore cost. Eventually, a simplified aeraulic study tests the engineering and management frameworks. Finally, conclusions present the design strategies and the management requirements to replicate such studies. / Med befolkningstillväxt och klimatfrågor kommer städerna att möta sociala, ekonomiska och miljömässiga utmaningar. De är ansvariga för de flesta av energiförbrukningen och växthusgasutsläppen, och byggsektorn utgör ungefär 40% av den slutliga energiförbrukningen. Ändå, transformerar städerna genom att förnya eller skapa distrikt, vilken design kommer med specifika ingenjörsmetoder och hanteringsmetoder. Simuleringsverktyg i distriktskalan kan leda till en mer hållbar stadsutveckling genom att överväga fenomen i sådan skala. Energi, mikroklimat och aerauliska simuleringar utförs på två studiefall från fastighetsprojekt i Frankrike. Denna maggisteruppsats undersöker om verktygen tillåter att låsa upp nya utvecklingsstrategier, och vilka tekniska och ledande ramar de behöver. Fördelarna för stadsplanerare och arkitekter diskuteras, och verktygets replikerbarhet bedöms. Studierna ger också akademisk kunskap som är till nytta för aktörerna för kvalitativa analyser. Energianvändningen och potentialen för energidelning utvärderas. Känslighetsanalyser på designegenskaper som fönster eller isolering ger insikt om deras respektive inverkan på energibehov och delning. Mikroklimat och ”värme ö effekter” i distriktet undersöks tack vare utvecklingen av lufttemperaturen och komfortindex PET, vilket ger kunskap om effekterna av träd och byggnader. Vindarna inom flera stadsplaner simuleras också, vilket ger insikt om komfort i distriktet samt akademisk erfarenhet av relationerna mellan arkitektur och vindar. Dessa studier ger därför bedömning och rekommendationer för distriktet, samt kunskaper om framtida kvalitativa och kvantitativa analyser. Dessutom, modellerings- och hanteringsfrågor och deras resolutioner bidrar till att konstruera en ram för att förbättra effektiviteten av sådana studier i form av tid och därmed kosta. Så småningom tester en förenklad aeraulisk studie av konstruktions- och förvaltningsramarna. Slutligen presenterar slutsatserna designstrategierna och förvaltningskraven för att replikera sådana studier.