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La Recherchev2

Propositions de thèses 2018

Modélisation de la combustion turbulente pour les incendies en milieu confiné et ventilé

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Lieu de thèse : IRSN Cadarache (St-Paul-lez-Durance)

Date de début : octobre 2018



Compétences recherchées


  • École d'ingénieur et/ou Master 2 Recherche
  • Formation en mécanique des fluides, énergétique et transferts



Sujet de thèse

La problématique des incendies en sûreté nucléaire présente un certain nombre de caractéristiques spécifiques par comparaison à d'autres domaines industriels. D'une part, la cascade de dépression imposée dans les bâtiments contenant des matières radioactives implique de conserver le confinement des différents locaux. La modélisation des incendies doit donc tenir compte des effets de la sous-ventilation, notamment son impact sur la puissance du feu et l'apparition de régimes oscillatoires à basse fréquence dus à la réinflammation d'imbrûlés. D'autre part, certains foyers potentiels présentent un comportement au feu différent de celui des foyers de référence comme les bacs d'hydrocarbures. En particulier, il a été constaté que les Boîtes à gants (BAG) peuvent conduire à des puissances de feu bien supérieures à celles mesurées pour des feux de bacs de charge calorifique équivalente. Or, la plupart de logiciels de simulation des incendies, dont le code ISIS de l'IRSN, ne traitent que la modélisation de flammes non-prémélangées, où la combustion a lieu dans une fine zone de diffusion où interagissent combustible et oxygène, selon un temps caractéristique infiniment court devant le temps caractéristique du mélange turbulent. Ces modèles partent donc du principe que le taux de combustion est déterminé par le temps caractéristique du mélange turbulent. Or, ce type de modèles est bien validé lorsque le feu se déroule en milieu libre ou bien oxygéné, mais i) il ne permet pas de prédire la production d'un certain nombre de sous-produits de la combustion (notamment les suies) ; ii) la dépendance du taux de combustion vis-à-vis du seul temps caractéristique du mélange turbulent est insuffisante pour modéliser le cas de prémélanges partiels.

Dans ce contexte, le but de cette thèse est de développer de manière graduelle dans le code ISIS des modèles se basant sur une densité de probabilité (PDF) présumée, qui consistent à déduire la concentration des différentes espèces présentes de variables caractéristiques de l'avancement de la réaction et d'une structure de flamme laminaire théorique. Le développement de modèles à PDF présumée portant sur la fraction de mélange permettra dans un premier temps d'améliorer la prédiction des flammes de diffusion classiques. Dans un second temps, l'utilisation de PDF jointes dépendant de la fraction de mélange et d'une autre quantité caractéristique permettra de développer un modèle apte à modéliser les flammes de prémélange partiel rencontrées dans les problématiques de feux de BAG et de régimes de combustion oscillatoires.

Laboratoire IRSN impliqué

Contact

Germain Boyer


Tél. : 04 42 19 92 66