Les souffleries atmosphériques

Pour garantir la tenue des ouvrages et le confort face au vent

Les deux souffleries atmosphériques du CSTB sont des plateformes scientifiques et techniques uniques aux activités innovantes. Avec un accompagnement sur-mesure pour optimiser la conception des projets, l’ambition de cette grande plateforme scientifique et technique est d’étudier le dimensionnement du vent et le comportement aérodynamique des grands ouvrages dans la durée. 

Ces études permettent de développer un meilleur confort au vent pour les différents projets de construction : l’objectif est de développer des espaces plus agréables pour les usagers des ponts, tours, stades, bâtiments publics, ou encore de tout transport aéronautique (avion de ligne, sensations durant les activités de pilotage, exposition face aux effets du vent, etc.), tout en maximisant leur sécurité et leur pérennité.

En parallèle, les souffleries atmosphériques accompagnent leurs clients dans l’analyse de la chute et la dispersion des polluants issus de sources spécifiques, en milieu urbain notamment.

1

million d'informations par seconde 

1000

voies synchrones à 1000 hertz 

3

axes robotisés

Souffleries à couche limite atmosphérique

Le CSTB dispose de deux souffleries à couche limite atmosphérique. Elles permettent d’analyser les activités associées aux vents turbulents par des approches expérimentales sur maquettes à échelle réduite.

Un centre d’expérience innovant en France : la Soufflerie NSA

Adaptée à l’étude des grands ouvrages du génie civil (tours, stades, bâtiments, ponts, etc.), cette soufflerie sert à l’analyse de dispersion des polluants en vol et à la mesure des efforts, des champs de pression et des comportements dynamiques des grandes structures :

  • échelle de 1/50e au 1/300e ;
  • dotée d’une veine de 20 mètres de long et de 40 mètres de large pour générer la turbulence ;
  • offre la possibilité de travailler en veine ouverte ;
  • vitesse du vent jusqu’à 30 m/s ;
  • température stabilisée ;
  • plateau tournant et système de déplacement sur trois axes de pilotage robotisés.

Soufflerie NASA

Avec des dimensions comparables au modèle NSA, la soufflerie NASA répond aux études nécessitant des vitesses d’écoulement plus lentes. Ce simulateur sert à étudier la stabilité des grues dans les environnements construits :

  • échelle de 1/50e au 1/100e, largeur de 4 mètres et hauteur de 2 mètres ;
  • dotée d’une veine semi-guidée ;
  • vitesse du vent jusqu’à 10 m/s ;
  • équipée de parois poreuses pour le travail à échelles 1/100 sans perturbation par effet de blocage ;
  • plateau tournant et système de déplacement en trois axes robotisés.

Garantir le confort et la sécurité des constructions face au vent

Dès la phase de conception, le CSTB accompagne les professionnels dans l’étude du comportement aérodynamique des constructions.

Les souffleries atmosphériques du CSTB accueillent des maquettes à échelles réduites, répliques des ouvrages en vraie grandeur, permettant l’expérimentation des phénomènes liés aux vents forts. Ainsi, en reproduisant les caractéristiques spatiales (gradient de vitesse) et dynamiques (turbulence) des vents, nos souffleries à couche limite atmosphérique reproduisent l’environnement aérodynamique réel vu par les différentes structures à tester.

Dans une démarche de complémentarité des approches, le CSTB utilise la technologie numérique pour réaliser des études de confort au vent, de prédimensionnement au vent, ainsi que des analyses de dispersion des polluants.

Ces études dans la durée, s’appuyant sur des validations expérimentales, permettent d’accompagner les professionnels à chaque étape des projets de génie civil en qualifiant le comportement au vent de leurs projets.

Des simulations physiques du vent selon les particularités d’ouvrages

La soufflerie atmosphérique est composée d’un circuit expérimental innovant et sur-mesure, composé d’un ventilateur, d’aubages, d'une section de préparation de l'écoulement avec des rugosités et d'une section d'essais où est positionnée la maquette de l'ouvrage à tester.

Notre équipement est également doté d’instrumentations modernes : capteur de pression multiplexé, tube de pitot rapide, sondes multitrou, imagerie, moniteur vidéo et vélocimétrie laser.

Avec la soufflerie climatique du CSTB, notre équipe étudie la réponse des ouvrages aux sollicitations des vents forts. Pour cela, nos experts mesurent l’activité des charges aérodynamiques extrêmes de pointe à l’aide de maquettes à échelle réduite et de métrologie innovante :

  • mesure des champs de pressions instantanés synchrones exercés sur la façade des ouvrages ;
  • mesure de l’effort global maximal exercé par le vent sur les corps des fondations du bâtiment par intégration des charges locales exercées sur un grand nombre de points de façade ;
  • étude de la réponse dynamique de l’ouvrage au vent turbulent en considérant ses caractéristiques structurelles ;
  • mesure des déplacements et des accélérations de la structure soumise au vent.


Faire avancer la recherche et l’innovation

La soufflerie atmosphérique du CSTB permet l’étude du comportement aérodynamique des ouvrages selon des briefings spécifiques. Ces simulations s’adressent donc à tous les professionnels pour évaluer la bonne charge du dimensionnement au vent des bâtiments et des ouvrages en phase de conception (immeuble de grande hauteur, ouvrages d’art, quartier urbain).


Les deux souffleries du CSTB, qui simulent la couche limite atmosphérique, permettent de générer des vents caractéristiques des lieux de construction du projet. L’équipe du CSTB est en mesure de simuler tous types de vents avec les bons gradients verticaux de vitesse moyenne et de turbulence, aux échelles allant du 50e au 300e.


La simulation des caractéristiques du vent turbulent et de ses tournillons énergétiques ainsi que l’interaction aérodynamique avec les bâtiments proches de l’ouvrage sont traitées avec rigueur de manière à délivrer aux clients concepteurs le résultat le plus représentatif de la réalité.
Si la simulation physique en soufflerie reste la référence en matière de dimensionnement au vent des structures, les outils numériques sont de plus en plus utilisés en complément, notamment pour des études de confort au vent, de chute et dispersion de polluants, ou encore lors des phases de prédimensionnement au vent d'un projet en phase d’esquisse, en attente d'une validation expérimentale en phase d’avant-projet.


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