Quand le vent transporte la pluie 🌧️💨

On imagine souvent la pluie comme une chute verticale. Pourtant, dès que le vent se lève, les gouttes sont entraînées horizontalement et peuvent venir impacter les façades. C’est le principe de la pluie battante, ou wind-driven rain.

La vidéo ci-dessous illustre ce phénomène dans une scène volontairement simplifiée : deux bâtiments, un champ de vent turbulent, et des gouttes suivies une à une selon une approche lagrangienne.

Le setup de simulation

Cette simulation, bien qu’à portée pédagogique, a été réalisée avec des outils avancées :

• Simulation OpenFOAM , en LES ,
• Couplage Lagragien avec DPMFoam ,
• Taille de maille de l’ordre de 5cm, pour un domaine qui fait 120m de long, pour environ 60m de haut.
• Le bâtiment le plus grand fait 12m de haut.

Une scène volontairement simple

La scène représentée ici est volontairement minimaliste : deux bâtiments, un domaine 2D, un inlet turbulent, et des gouttes de pluie injectées dans l’écoulement.

Les gouttes sont suivies selon une approche lagrangienne : on calcule leur trajectoire individuellement, comme des particules transportées par le champ de vent. Le fluide, lui, est représenté sur une grille de calcul : c’est la partie eulérienne du problème.

Cette séparation est assez pratique pour comprendre le couplage pluie / vent :

• le vent impose une vitesse locale aux gouttes,
• la gravité continue de les faire tomber,
• les bâtiments perturbent l’écoulement,
• les zones de sillage et de recirculation modifient localement les trajectoires.

Le rôle des bâtiments

Les deux bâtiments ne sont pas de simples obstacles géométriques. Ils transforment complètement l’écoulement local.

En amont, le vent est perturbé par la présence du premier bâtiment. Aux arêtes, l’écoulement se sépare. En aval, des zones de sillage et de recirculation apparaissent. Ces structures modifient la façon dont les gouttes sont transportées.

Dans la vidéo, on observe que certaines gouttes sont fortement déviées, tandis que d’autres passent dans des zones plus calmes ou partiellement protégées. La pluie devient donc un phénomène très local : deux points proches dans l’espace peuvent recevoir des quantités d’eau très différentes selon leur position par rapport au vent et aux obstacles.

C’est l’un des messages importants de cette visualisation : l’exposition à la pluie entraînée par le vent ne dépend pas seulement de la météo. Elle dépend aussi de la forme du bâti, de l’orientation des façades et de l’organisation de l’écoulement autour des volumes.

Cette animation permet surtout de visualiser trois mécanismes :

1. La déviation des gouttes par le vent
   • Dès que le vent augmente, la pluie acquiert une composante horizontale. Les trajectoires deviennent obliques.
2. L’effet d’écran des bâtiments
   • Certaines zones sont moins exposées car elles se trouvent dans le sillage ou derrière un obstacle.
3. La redistribution locale de la pluie
   • Les recirculations et les accélérations autour des bâtiments peuvent concentrer ou détourner les gouttes.

Ces mécanismes sont au cœur des études de pluie battante en milieu urbain. Ils expliquent pourquoi une approche purement météorologique, basée uniquement sur une vitesse de vent et une intensité de pluie, peut être insuffisante pour comprendre l’exposition réelle d’une façade.

Pour aller plus loin

Nous détaillons les bases physiques et les méthodes de calcul dans la page thématique dédiée : Pluie entraînée par le vent .