Wind and Trees: novembre 2014

Les interactions vent-forêt en condition de tempête :

un modèle couplé prenant en compte la rupture des arbres

- Résumé : La connaissance de la réponse au vent des arbres est importante pour

mieux comprendre l'impact d'une tempête sur un massif forestier et identifier

des stratégies visant à limiter les dégâts. Pour améliorer notre compréhension

de l'interaction vent-plantes à l'échelle du paysage, la modélisation mathématique

et mécanique de cette interaction est indispensable, la multiplication de mesures

ponctuelles dans un environnement hétérogène étant difficilement réalisable.

Ainsi, cette thèse présente d'abord le développement d'un modèle original et

novateur du mouvement de l'arbre permettant de simuler les grandes déflexions

se produisant lors de tempêtes, et ce jusqu'à la rupture, le tout avec

suffisamment de simplicité dans la simulation du mouvement de forêts

contenant un grand nombre d'arbres. Ensuite, ce modèle a été couplé à un

modèle d'écoulement atmosphérique pour représenter les conditions de tempêtes

et a permis de simuler l'interaction vent-forêt à l'échelle du paysage.

Pour la première fois, la création dynamique et l'expansion de trouées dans

une forêt, avec la modification de l'écoulement du vent qui en résulte, ont

été simulées de manière réaliste.

La suite de ce travail a montré le potentiel de notre modèle pour étudier

l'impact des pratiques de gestion forestière sur la vulnérabilité des forêts

face aux tempêtes.

En conclusion, ce nouveau modèle apporte des avancées significatives dans la

modélisation du mouvement de forêt et dans la compréhension des phénomènes

en jeu lors d'une tempête. Cette connaissance devrait être une bonne base pour

la définition de meilleures pratiques de gestion des forêts.

Mots clés : Dégâts, Interaction fluide-structure, Mouvement de l'arbre,

Simulation des grandes échelles, Tempête, Turbulence, Vent.

Ma thèse :

https://drive.google.com/file/d/0ByVlxqWw8eVkM3R5VDdHUTEzZFE/view?usp=sharing

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Wind-forest interactions in windstorm conditions :

a coupled model with account for tree breakage

- Abstract : To know how trees behave under windload is important to understand

the impact of a windstorm on a forest and identify strategies for limiting wind

damage. In order to improve our understanding of wind-tree interaction at the

landscape scale, mathematical and mechanical modelling of this interaction is

essential, as performing numerous specific measurements in a heterogeneous

environment is not feasible.

Thus, this thesis first presents the development of an original and innovative

tree motion model able to simulate large deflections occurring during storms.

This model allows trees to break and has sufficient simplicity to allow

simulations of forest motion containing a large number of trees.

This model was then coupled to an atmospheric flow model in order to represent

wind storm conditions. It has been used to simulate wind-forest interaction

at landscape scale. For the first time, the dynamic creation and propagation

of gaps in a forest have been simulated realistically, along with the resulting

wind flow modifications. Finally, further studies have demonstrated the

efficiency of our model for studying the impact of forest management practices

on forest vulnerability to storms.

In conclusion, this new model has allowed significant advances in forest motion

modelling and in the understanding of the phenomena involved during a windstorm.

This knowledge should be a good basis for defining best practices in forestry

management.

Keywords : Fluid-structure interaction, Large eddy simulation, Tree motion, Turbulent flow, Wind, Wind damage, Windstorm.

My PhD thesis (chapter 2 and 3 are in English) :
https://drive.google.com/file/d/0ByVlxqWw8eVkM3R5VDdHUTEzZFE/view?usp=sharing

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