Thèse soutenue

Approches expérimentale et numérique de la dispersion de particules dans un écoulement turbulent : application aux explosions de poussières
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Carlos Murillo
Direction : Olivier Dufaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
Date : Soutenance le 26/05/2016
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés / LRGP
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Commenge
Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Bardin-Monnier, Jean-Claude Latché
Rapporteurs / Rapporteuses : Pawel Kosinski, Jérôme Morchain

Résumé

FR  |  
EN

Les caractéristiques d’un nuage de poussières avant l’activation de la source d’inflammation ont une grande influence sur la sensibilité et la sévérité de son explosion. Pour cette raison, le procédé de dispersion d’une poussière combustible qui se développe à l’intérieur des chambres d’explosion standardisés telles que le tube de Hartmann modifié et la sphère 20 L a été décrit par deux approches complémentaires. Dans un premier temps, une caractérisation expérimentale de l’évolution du nuage de poussière a identifié les niveaux de turbulence de l’écoulement de gaz, ainsi que les principales variations de la distribution de la taille des particules combustibles. Ces résultats ont été complétés par l’identification des niveaux de ségrégation de la poudre dispersée à l’intérieur des chambres d’explosion. Par la suite, une série de simulations CFD basée sur une approche Euler-Lagrange a été développée pour prédire le comportement du nuage. Cette étude a été réalisée grâce à la caractérisation des principaux mécanismes d’interaction tels que le transfert de quantité de mouvement (couplage bidirectionnel) et le phénomène de fragmentation des poudres. Deux types de particules microniques ont été spécifiquement étudiés : une poussière métallique, l’aluminium et un composé organique, l’amidon de blé. Ces résultats ont démontré qu’il est possible de définir ab initio, par simulation numérique, les conditions de tests les plus pertinentes (les plus réalistes ou les plus pénalisantes) en vue de la quantification de ces risques majeurs