Propagation de feux de forêt : modélisation dynamique et résolution numérique, validation sur des feux de litière

Forest fire spreading dynamic modelling and numerical resolution, validation on fire spreading through litters

• Auteur / Autrice : Paul-Antoine Santoni
• Direction : Jacques-Henri Balbi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Corte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique -- Modèles mathématiques

Forêts -- Incendies

Résumé

Ce mémoire présente deux approches pour modéliser la propagation d'un feu au travers d'une litière de Pinus Pinaster. Dans la première partie, nous remplaçons la litière par un solide homogène équivalent. Cette hypothèse nous permet de proposer un modèle bidimensionnel instationnaire avec une variable d'état. Nous donnons ensuite une méthode pour identifier les paramètres du modèle à partir de la dynamique du système. Après avoir formulé le problème mathématique en spécifiant des conditions aux limites, nous abordons sa résolution numérique par plusieurs méthodes. Nous exposons notamment un algorithme pour la création d'un domaine de calcul évolutif. Enfin, nous testons le modèle pour plusieurs configurations de feux de litière : allumage en ligne, allumage ponctuel avec et sans pente. Les caractéristiques de la propagation (front de feu, vitesse de propagation et champ de température) relevées lors des expériences sont reproduites. Cependant, ce modèle ne prend pas en compte les transferts de chaleur convectifs. Dans une seconde partie, afin de corriger cette faiblesse, nous couplons le modèle présenté dans la première partie à un modèle de flamme de diffusion turbulente. Nous obtenons un modèle instationnaire nous permettant de calculer la flamme. Nous pouvons ainsi déterminer les flux de chaleur reçus par la litière inerte (rayonnement provenant de la flamme et flux convectif). Nous formulons le problème mathématique en spécifiant les conditions aux limites puis nous le résolvons par la méthode SIMPLEC. Afin de tester le code de calcul nous étudions d'abord une flamme stationnaire turbulente de propane. Nous simulons ensuite la propagation du feu dans une litière pour plusieurs configurations (allumage en ligne avec et sans pente). Les résultats de la simulation sont en accord avec les données expérimentales pour l'angle d'inclinaison, la hauteur et la profondeur de la flamme ainsi que la vitesse de propagation.