Modélisation d’un incendie confiné. Etude numérique du terme source

Stage de Master EFE/Diode

Le 25/01/2010

Alexis Coppalle  •  ico

Encadrant : Alexis Coppalle

Mots clés (4) : modélisation, combustion, incendie, dégagement de chaleur

Objectifs : Le développement d’un incendie dans un local résulte du couplage de plusieurs phénomènes, la dégradation et la combustion d’une source combustible, les transferts par convection et rayonnement et la production des fumées. Le dégagement de chaleur est le moteur de tous ces processus. Sa modélisation n’est pas actuellement satisfaisante. Si pour réaliser la modélisation complète du développement de l’incendie dans un local, la source est prescrite (puissance et évolution en temps), les résultats, c’est à dire les températures et la quantité de fumées produite, sont satisfaisants. Si cette modélisation passe par un calcul de la dégradation et de la pyrolyse de la source, cela donne très souvent un emballement de la pyrolyse, ce qui se traduit par des évolutions de feux non réalistes, comme par exemple des extinctions précoces. D’autre part, la propagation de la flamme sur le matériau est très souvent mal déterminée. Il y a deux explications. D’une part, on ne connaît pas bien les lois de dégradations thermiques et les flux de pyrolyses des matériaux. D’autre part, la puissance des machines de calcul est telle qu’on ne peut pas utiliser un maillage aussi fin que possible pour prédire correctement les processus près de la source. L’objet de ce stage est d’étudier la sensibilité des résultats à la taille des mailles de calcul.
Une étude bibliographique sera entreprise pour rechercher un temps et une longueur caractéristiques de la pyrolyse. L’analyse devra servir à définir des échelles de temps et de longueurs qui devront être utilisées comme critères afin d’optimiser les pas de temps et la taille des mailles près de la source. (le temps pour limiter le taux de pyrolyse, la taille de mailles afin d’avoir une représentation correcte de la pyrolyse et du flux surfacique de dégagement de chaleur près du matériau qui se dégrade).
L’application sera ensuite faite à des calculs complets (3D, avec le code existant FDS) de scénarios d’incendie dans un local avec une source qui pyrolyse. En particulier, on recherchera la sensibilité des résultats à la puissance de la source d’ignition.
Cette étude sera faite en collaboration avec le Laboratoire Centrale de la Préfecture de Paris (LCPP). En effet, une des fonctions de cet organisme est l’expertise des sinistres. Les travaux actuellement poursuivis au LCPP concernent l’application de la modélisation incendie à l’expertise des causes initiales d’un accident. Pendant le stage, le candidat devra faire des visites au LCPP, en particulier pour participer aux essais d’ignition et de combustion de matériaux (la mousse de polyuréthane principalement).

Résultats attendus pour la rédaction du rapport de stage

- Une étude bibliographique sur les échelles caractéristiques de la dégradation et de la pyrolyse des matériaux.
- Les ordres de grandeurs de ces échelles et des flux de pyrolyse en fonction des propriétés des matériaux.
- Des résultats de simulation 3D d’un feu confiné en fonction de la taille de maille utilisée sur le matériau qui se dégrade.

Moyens utilisés

CRIHAN

Travaux Développés sur le sujet au laboratoire (Master, Thèse, …)

Thèse de M. Suzanne, Thèse de D. Hebert (en cours).

Références bibliographiques de l’équipe en rapport avec le sujet

A. Coppalle et al, : A simulation exercise for CFD and zone models in the case of a bedroom fire. IAFSS 2008.

A. Coppalle, Jean Pierre Vantelon, Jean Pierre Garo, Gaëtan Mitanchez, Paul Jourda, Franck Gaviot-Blanc : Underventilated enclosed fires : A full scale test with wood pallet fire, MCS 2009 Ajaccio ,Corsica, France, June 7-11, 2009.

M. Suzanne, T. Thiry, H. Bazin, A. Coppalle : FLAMES SPREAD MODELLING OVER A POLYURETHANE MATTRESS, MCS 6 Ajaccio ,Corsica, France, June 7-11, 2009

Références bibliographiques

Yunyong Utiskula , James G. Quintierea, Ali S. Rangwalaa, Brian A. Ringwelskia, Kaoru Wakatsukia, Tomohiro Naruseb ; Compartment fire phenomena under limited ventilation, Fire Safety Journal 40 (2005) 367–390.

Vytenis Babrauskas and John Krasny, Fire Behavior of Upholstered Furniture, NIST Monograph 173, 1985.

Jae-Wook Kwon, Nicholas A. Dembsey*, WPI, Christopher W. Lautenberger : Evaluation of FDS V.4, Upward Flame Spread, Fire Technology, 43, 255–284, 2007.

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