Etude des régimes d'instabilités de combustion basse fréquence lors d'un incendie dans une enceinte mécaniquement ventilée / Maxime Mense ; sous la direction de Bernard Porterie et de Hugues Pretrel et de Yannick Pizzo

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Hydrocarbures

Feu -- Production et usage

Simulation par ordinateur

Classification Dewey : 530

Porterie, Bernard (19..-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Prétrel, Hugues (1966-.... ; ingénieur-chercheur en thermique et énergétique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Pizzo, Yannick (1979-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Boulet, Pascal (1968-.... ; professeur de mécanique et énergétique) (Président du jury de soutenance / praeses)

Rogaume, Thomas (1974-.... ; chercheur en énergétique et combustion) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Coppalle, Alexis (19..-.... ; chercheur en énergétique) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Merci, Bart (19..-.... ; chercheur en mécanique des fluides) (Membre du jury / opponent)

Lallemand, Christine (Membre du jury / opponent)

Aix-Marseille Université (2012-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) (Fontenay-aux-Roses ; 2002-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Lors d’essais de feux d’hydrocarbures liquides dans le dispositif DIVA de l’IRSN, un phénomène oscillatoire basse-fréquence (BF), a été observé. Ce phénomène se manifeste par des fluctuations importantes de la pression dans le local, qui peuvent conduire à une perte de confinement et ainsi favoriser la propagation du feu et le rejet de polluants au-delà du local. Il s’accompagne de déplacements intermittents de la flamme hors du bac. L’étude fine de ce phénomène oscillatoire a tout d’abord consisté à concevoir une maquette à l’échelle 1:4 du dispositif DIVA dans lequel nous avons fait varier différents paramètres. L’analyse des résultats obtenus nous a permis d’identifier différents régimes de combustion, de décrire les mécanismes responsables de l’apparition des oscillations BF et de caractériser les propriétés de ces oscillations (fréquence et amplitude). L’occurrence et la persistance des oscillations BF dépendent essentiellement de l’équilibre, plus ou moins précaire, entre la quantité d’air disponible pour la combustion et le débit d’évaporation du combustible résultant des flux thermiques reçus à sa surface. Une étude numérique exploratoire utilisant le code CFD SAFIR a été ensuite conduite en utilisant le débit d’évaporation mesuré expérimentalement, puis en le calculant à l’aide d’un modèle d’évaporation. Si le code ne permet pas de décrire correctement le déplacement de la flamme hors du bac, il reproduit de façon satisfaisante le comportement oscillatoire BF du feu, en particulier sa fréquence dominante.

Résumé / Abstract : During liquid hydrocarbon fire tests in the DIVA device of IRSN, a low-frequency (LF) oscillatory phenomenon, was observed. This phenomenon manifests itself by large variations of the average pressure in the room, which can lead to a loss of confinement and thus promote the spread of fire and the release of pollutants beyond the local. It is accompanied by intermittent displacements of the flame outside the fuel pan. The fine study of this phenomenon consisted in designing a 1:4 scale model of the DIVA device, allowing us to carry out a very large number of tests, varying some parameters. The analysis of the results obtained allowed us to identify different combustion regimes, to describe the mechanisms responsible for the appearance of the LF oscillations, and to characterize the properties of these oscillations (frequency and amplitude). The occurrence and persistence of LF oscillations essentially depend on the precarious equilibrium between the supply of fresh air and the supply of fuel vapors which results from the heat flux received at its surface. An exploratory numerical study using the CFD code SAFIR was then conducted using both the experimentally measured evaporation rate and that calculated using an evaporation model. The model does not correctly describe the displacements of the flame outside the fuel pan. However, it satisfactorily reproduces the LF oscillatory fire behavior, especially its dominant frequency.