Étude expérimentale et théorique des régimes d’instabilité de combustion à basse fréquence lors d’un incendie dans une enceinte mécaniquement ventilée

​Maxime Mense a soutenu sa thèse le 12 novembre 2018 à Marseille.

​Lors d’essais de feux d’hydrocarbures liquides dans le dispositif mécaniquement ventilé DIVA de l’IRSN, un phénomène oscillatoire basse-fréquence (BF), typiquement de quelques mHz, a été observé. Ce phénomène se manifeste par des fluctuations importantes de la pression moyenne dans le local, qui peuvent conduire à une perte de confinement et ainsi favoriser la propagation du feu et le rejet de polluants au-delà du local. Il s’accompagne de déplacements intermittents de la flamme hors du bac. L’étude fine de ce phénomène oscillatoire a tout d’abord consisté à concevoir une maquette à l’échelle 1:4 du dispositif DIVA permettant de réaliser un très grand nombre d’essais, pour lesquels nous avons fait varier le taux de renouvellement d’air du local, le diamètre de la nappe combustible, la nature du combustible, la configuration de la bouche d’admission et la nature des matériaux constituant les parois. L’analyse des résultats obtenus nous a permis d’identifier différents régimes de combustion, de décrire les mécanismes responsables de l’apparition des oscillations BF et de caractériser les propriétés de ces oscillations (fréquence et amplitude). L’occurrence et la persistance des oscillations BF dépendent essentiellement de l’équilibre, plus ou moins précaire, entre la quantité d’air disponible pour la combustion et le débit d’évaporation du combustible résultant des flux thermiques reçus à sa surface. Une étude numérique exploratoire utilisant le code CFD SAFIR a été ensuite conduite en utilisant le débit d’évaporation mesuré expérimentalement, puis en le calculant à l’aide d’un modèle d’évaporation. Si le code ne permet pas de décrire correctement le déplacement de la flamme hors du bac, il reproduit de façon satisfaisante le comportement oscillatoire BF du feu, en particulier sa fréquence dominante. De plus, cette étude a permis d’apporter une aide à la compréhension du phénomène oscillatoire en fournissant des informations sur des grandeurs locales inaccessibles par l’expérience, et d’explorer la capacité prédictive de cette modélisation.