Type
Post-doc
Lieu
Cadarache
Date
01/01/2021
Sujet/Titre
Application de la PIV à l’étude des écoulements réactifs lors d’un incendie dans une enceinte ventilée
Descriptif
Le projet entre dans le cadre de recherches sur le risque incendie dans des enceintes fermées et ventilées mécaniquement. Ces actions visent à étudier les mécanismes de combustion en milieu pauvre en oxygène, la propagation des fumées d’incendie dans une enceinte ainsi que les processus de transferts thermiques par convection et rayonnement. La finalité est l’acquisition de connaissances et la validation des logiciels de simulation pour l’évaluation des risques incendies dans les installations nucléaires. Le développement métrologique associé à ces expérimentations est un enjeu pour la validation des logiciels CFD reproduisant le caractère multidimensionnel des écoulements. Une des techniques répondant à ces objectifs est la mesure de champs de vitesse par vélocimétrie par image de particule ou PIV basée sur le suivie de particules ensemencés dans l’écoulement par prise d’images. Cette technique largement développée dans la caractérisation des écoulements en mécanique des fluides demeure plus confidentielle pour les applications incendie en raison de la complexité des écoulements (milieu réactif, présence de particules de suies, dimension importante des zones d’étude). L’IRSN a mis œuvre cette technique depuis une dizaine d’années pour des écoulements non réactifs et bidirectionnel comme celui à un passage de porte ou à une trémie en atmosphère libre sans présence du confinement. L’objectif de ce nouveau projet est de passer à une étape plus complexe en réalisant des mesures à l’intérieur de l’enceinte et dans les zones réactives en champs proches du foyer.
L’objectif est d’étudier les mécanismes d’entrainement d’air dans un milieu confiné et thermiquement stratifié, l’interaction entre le panache pouvant être réactif en présence de la zone de flamme intermittente et le plafond, l’écoulement radial sous plafond ainsi que les zones de remplissage des fumées et de recirculation. Le challenge de l’utilisation de la PIV pour cette application porte principalement sur le traitement de zones réactives et la mise en œuvre pour des écoulements à l’intérieur de l’enceinte. Ces mesures n’ont jamais été réalisées à ce jour pour des applications incendies. Les expérimentations seront réalisées sur un dispositif à échelle réduite de l’IRSN, 1 m (largeur) × 1.25 m (largeur) × 1 m (hauteur) qui représente une réduction d’échelle ¼ d’une enceinte représentative. Trois objectifs sont identifiés pour ce projet de recherche. Le premier est de mettre en place la mesure PIV pour la caractérisation des écoulements dans une enceinte en traitant les contraintes technologiques liés à l’ensemencement et à l’accès optique des zones d’étude. Le second est d’apporter des connaissances sur les écoulements de parois (parois vertical, interaction panache et/ou flamme avec le plafond), la stratification verticale des fumées et les écoulements proche du foyer. Enfin, le troisième objectif est la fourniture de cas tests de référence pour la validation des logiciels de simulation CFD.
Le projet établi sur une durée de 18 mois est décliné suivant trois étapes. La première porte sur la mise en œuvre de la PIV dans le dispositif à échelle réduite en traitant les contraintes technologiques liés à l’ensemencement et à l’accès optique des zones d’étude. Il s’agira de se prononcer sur faisabilité technique des écoulements d’intérêt identifiés. La seconde étape porte sur l’application de la PIV sur un écoulement non réactif, éloigné de la zone de flamme afin d’éviter les contraintes associées. L’écoulement sous-plafond et celui induit par l’admission d’air seront étudiés. Les mesures porteront sur des champs 2D de vitesse. Enfin la troisième étape abordera les écoulements réactifs en champs proche du foyer et dans la zone de flamme. L’influence de la couche de fumée ainsi que des régimes de combustion sur les champs de vitesse seront étudiés.
L’objectif est d’étudier les mécanismes d’entrainement d’air dans un milieu confiné et thermiquement stratifié, l’interaction entre le panache pouvant être réactif en présence de la zone de flamme intermittente et le plafond, l’écoulement radial sous plafond ainsi que les zones de remplissage des fumées et de recirculation. Le challenge de l’utilisation de la PIV pour cette application porte principalement sur le traitement de zones réactives et la mise en œuvre pour des écoulements à l’intérieur de l’enceinte. Ces mesures n’ont jamais été réalisées à ce jour pour des applications incendies. Les expérimentations seront réalisées sur un dispositif à échelle réduite de l’IRSN, 1 m (largeur) × 1.25 m (largeur) × 1 m (hauteur) qui représente une réduction d’échelle ¼ d’une enceinte représentative. Trois objectifs sont identifiés pour ce projet de recherche. Le premier est de mettre en place la mesure PIV pour la caractérisation des écoulements dans une enceinte en traitant les contraintes technologiques liés à l’ensemencement et à l’accès optique des zones d’étude. Le second est d’apporter des connaissances sur les écoulements de parois (parois vertical, interaction panache et/ou flamme avec le plafond), la stratification verticale des fumées et les écoulements proche du foyer. Enfin, le troisième objectif est la fourniture de cas tests de référence pour la validation des logiciels de simulation CFD.
Le projet établi sur une durée de 18 mois est décliné suivant trois étapes. La première porte sur la mise en œuvre de la PIV dans le dispositif à échelle réduite en traitant les contraintes technologiques liés à l’ensemencement et à l’accès optique des zones d’étude. Il s’agira de se prononcer sur faisabilité technique des écoulements d’intérêt identifiés. La seconde étape porte sur l’application de la PIV sur un écoulement non réactif, éloigné de la zone de flamme afin d’éviter les contraintes associées. L’écoulement sous-plafond et celui induit par l’admission d’air seront étudiés. Les mesures porteront sur des champs 2D de vitesse. Enfin la troisième étape abordera les écoulements réactifs en champs proche du foyer et dans la zone de flamme. L’influence de la couche de fumée ainsi que des régimes de combustion sur les champs de vitesse seront étudiés.
M.
Prénom
Hugues
Nom
Pretrel
email
hugues.pretrel@irsn.fr
Téléphone