Approche cartésienne pour le calcul du vent en terrain complexe avec application à la propagation des feux de forêt

La méthode de projection et l'approche variationnelle de Sasaki sont deux techniques permettant d'obtenir un champ vectoriel à divergence nulle à partir d'un champ initial quelconque. Pour une vitesse d'un vent en haute altitude, un champ de vitesse sur une grille décalée est généré au-dessus d'une topographie donnée par une fonction analytique. L'approche cartésienne nommée Embedded Boundary Method est utilisée pour résoudre une équation de Poisson découlant de la projection sur un domaine irrégulier avec des conditions aux limites mixtes. La solution obtenue permet de corriger le champ initial afin d'obtenir un champ respectant la loi de conservation de la masse et prenant également en compte les effets dûs à la géométrie du terrain. Le champ de vitesse ainsi généré permettra de propager un feu de forêt sur la topographie à l'aide de la méthode iso-niveaux. L'algorithme est décrit pour le cas en deux et trois dimensions et des tests de convergence sont effectués.

The Projection method and Sasaki's variational technique are two methods allowing one to extract a divergence-free vector field from any vector field. From a high altitude wind speed, a velocity field is generated on a staggered grid over a topography given by an analytical function. The Cartesian grid Embedded Boundary method is used for solving a Poisson equation, obtained from the projection, on an irregular domain with mixed boundary conditions. The solution of this equation gives the correction for the initial velocity field to make it such that it satisfies the conservation of mass and takes into account the effects of the terrain. The incompressible velocity field will be used to spread a wildfire over the topography with the Level Set Method. The algorithm is described for the two and three dimensional cases and convergence tests are done.