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Thèse présentée à

Université de Rouen Normandie

Spécialité Physique

Par

Benjamin BETTING

Soutenue le 21 septembre 2018

Études expérimentales et lois prédictives des foyers d’incendie
Jury

Rapporteurs
Olivier VAUQUELIN, Professeur, Aix-Marseille Université
Hugues PRETREL, Ingénieur de recherche, HDR IRSN Cadarache

Examinateurs
Pascal BOULET, Professeur, Université de Lorraine
Emilien VAREA, Maître de conférences, Université de Rouen Normandie
Xavier SILVANI, Ingénieur de recherche, Université de Corse

Co-directeur de thèse
Michel LEBEY, Maître de conférences, HDR, Université du Havre Normandie

Directrice de thèse
Béatrice PATTE-ROULAND, Professeure, Université de Rouen Normandie

Invités
Daniel JOYEUX, Président Efectis groupe
Jean-Yves LAGALLE, Directeur Départemental des Services d’Incendie et de Secours de Seine-Maritime
Anthony COLLIN, Maître de conférences, Université de Lorraine

Études expérimentales et lois prédictives des foyers d’incendie

Chaque année en France, les feux de compartiments donnent lieu à plus de 88 000 interventions impliquant plus de 15 000 personnes dont plusieurs centaines de décès et de blessés graves.
Aujourd’hui, lors de ces feux, les prises de décision et les délais d’intervention des équipes de secours sont principalement basés sur des décisions humaines, fruits de l’expérience. Une connaissance parfaite de la situation, de son évolution dans le temps et des dangers qui peuvent apparaître est impossible. C’est en partie la cause majeure des mauvais chiffres répertoriés ci-dessus. En effet, les processus physicochimiques qui régissent les feux de compartiments et les situations collatérales extrêmement réactives et dangereuses sont complexes.
La transition entre un feu localisé et un feu généralisé peut prendre plusieurs formes. L’un des vecteurs les plus importants dans la propagation de la combustion pour les feux de compartiments sont les fumées, du fait de leur température élevée (souvent supérieure à 600° C) et des quantités importantes d’énergie, sous forme de chaleur, qu’elles contiennent. Malgré leur extrême dangerosité, les fumées restent importantes à étudier car elles véhiculent de précieuses informations, notamment sur l’apparition de phénomènes thermiques redoutés par les pompiers.
Afin de mener cette étude, une cellule expérimentale composé de deux containers maritimes a été installée sur le site de formation incendie des sapeurs-pompiers de Seine-Maritime. Cette plateforme va permettre, grâce à un brûleur alimenté en propane, de produire des fumées chaudes dans une configuration dite « feu réel ». Elles seront analysées en partie grâce à une technique de mesure non intrusive, la PIV. Les mesures par PIV grands champs seront comparées à des simulations LES de l’expérience (FDS). La double compétence (numérique / expérimentale) est essentielle dans ce type d’étude où les données expérimentales souffrent d’un manque de résolution (spatiale et temporelle) mais pour autant représentent des informations nécessaires à la validation des codes.

Abstract
Each year in France, compartment fires result in more than 88,000 interventions involving more than 15,000 people, including several hundred deaths and serious injuries.
Today, during fire compartments, the decision-making of the rescue teams is mainly based on human decisions, as a result of the accumulated experience. However, a perfect knowledge of the situation, its evolution over time and the dangers that may appear is impossible. Therefore, studying the fumes is of major interest. Indeed, smoke remains important to study because it conveys valuable information, especially on the appearance of thermal phenomena feared by firemen.
In order to carry out this study, an experimental cell made up of two maritime containers was installed on the site of the Seine-Maritime fire brigade fire training. This platform will produce hot smokes in a configuration called "real fire" thanks to a propane burner. In this study, the smoke dynamics in a large scale experimental setup is analyzed using a non-intrusive measurement technique such as PIV (Particle Image Velocity). All the performed measurements are compared with LES (Large Eddy Simulation) simulations of the experiment using Fire Dynamics Simulator (FDS).

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