Etudes numériques et expérimentales sur le risque d'inflammation des gaz imbrûlés au cours d'un incendie en milieu sous-ventilé

Numerical and Experimental Studies on the Risk of Ignition of Unburnt Gas During a Fire in an Underventilated Enclosure

• Auteur / Autrice : Brady Axel Magnognou Sambouni
• Direction : Hui Ying Wang, Jean-Pierre Garo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
• Date : Soutenance le 24/11/2016
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pprime- ENSMA
• Jury : Président / Présidente : Laurence Pirault-Roy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Aine, Olivier Vauquelin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Khaled Chetehouna, Hugues Prétrel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Incendies -- Prévention

Simulation par ordinateur

Monoxyde de carbone

Flamme

Incendies -- Extinction

Pyrolyse

Conduits de fumée

Ventilation

Mots clés libres

Risque d'inflammation

Confinement dynamique

Concentration minimale du mélange

Gaz imbrûlés

Température du mélange

Flammability risk

Dynamic containment

Minimum concentration mixture

Unburned gases

Mixture temperature

Résumé

Cette thèse de doctorat est consacrée à l’étude sur le risque d’inflammation de gaz imbrûlés au niveau du système de ventilation suite à un incendie dans un milieu confiné sous-ventilé. La caractérisation de l’état de stratification des fumées et du désenfumage apparaît aussi comme un objectif. Lors d’un incendie en milieu clos, la quantité d’oxygène présente dans le local peut devenir insuffisante, engendrant une combustion incomplète. Des gaz chauds imbrûlés résiduels peuvent alors s’accumuler dans le local et être évacués par la ventilation d’extraction. Lorsque ces derniers sont mis en présence d’air apporté par un autre conduit de ventilation, ils peuvent s’enflammer spontanément et générer une déflagration pouvant rompre le confinement dynamique des matières dangereuses, situation inacceptable pour la sûreté des installations nucléaires. Cette inflammation dépend de la quantité des imbrûlés, de la température dans la gaine d’extraction et de la concentration minimale en oxygène. L’objectif de cette étude est de quantifier et d’analyser ce risque par l’étude aérodynamique de la flamme et par le niveau de confinement dynamique afin de choisir le type de ventilation présentant le moins de risque. Cette étude, à la fois numérique et expérimentale, permet d’améliorer la compréhension de l’influence de la richesse globale liée au niveau de confinement de l’enceinte sur la production d’imbrûlés comme CO, H2 et fuel. Elle permet par la suite de mettre en évidence l’influence de celle-ci sur le risque d’inflammation de gaz imbrûlés au niveau du système de ventilation.

This doctoral thesis is devoted to the study of the risk of ignition of unburnt gases in the ventilation system after a fire in an under-ventilated confined enclosure. The characterization of the state of lamination of smoke and smoke extraction also appears as an objective. In a closed fire, the amount of oxygen present in the room may become insufficient leading to incomplete combustion. Residual unburnt hot gases can then accumulate in the room and be evacuated by extraction ventilation. When the latter are placed in the presence of air supplied by another ventilation duct, they can ignite spontaneously and generate a deflagration capable of breaking the dynamic containment of hazardous materials, an unacceptable situation for the safety of nuclear installations. This ignition depends on the quantity of the unburned gases, the temperature in the extraction sheath and the minimum concentration of oxygen. The objective of this study is to quantify and analyze this risk through the aerodynamic study of the flame and the level of dynamic confinement in order to choose the ventilation posing the least possible risk. This study, both numerical and experimental, makes possible to improve the understanding of the influence of the equivalence ratio linked to the level of confinement of the enclosure on the production of unburned like CO, H2 and fuel. Then, it makes possible to highlight the influence of the latter on the risk of ignition of unburnt gases in the ventilation network.