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LEMTA - CEREN 1 Laboratoire dEnergétique et de Mécanique Théorique et Appliquée Métrologie des feux de végétation Khaled CHETEHOUNA Alain DEGIOVANNI, Olivier.

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1 LEMTA - CEREN 1 Laboratoire dEnergétique et de Mécanique Théorique et Appliquée Métrologie des feux de végétation Khaled CHETEHOUNA Alain DEGIOVANNI, Olivier SERO-GUILLAUME CEREN Frédérique GIROUD Claude PICARD

2 LEMTA - CEREN 2 II- Présentation des capteurs de flux de chaleur II.1. Capteur simple Calibrage des différents modèles par la mesure de M r, T f et V f Pour instrumenter des feux réels, ce capteur devrait satisfaire les conditions suivantes : Il doit être simple et commode dinstallation et demploi. Il doit avoir un coût le plus faible possible. Il ne doit pas être détruit par le passage du feu. Son échelle caractéristique doit être adaptée à celle utilisée par les modèles de propagation de type « réaction-diffusion ». Il doit permettre lévaluation des flux thermiques. Il doit permettre aussi lévaluation de la température et de la vitesse moyennes des gaz induits par les flammes.

3 LEMTA - CEREN 3 Coupes horizontale et verticale du capteur simple

4 LEMTA - CEREN 4 Modélisation du capteur et fonction de transfert Bloc N° 1 Bloc N° 2Bloc N° 3 Bloc N° 4 Flux Fonction de transfert = Températures

5 LEMTA - CEREN 5 Expériences didentification et estimation des paramètres Quatre expériences sous lampe halogène et avec écran réfléchissant Minimisation de la fonction Mesure des différentes températures Valeurs

6 LEMTA - CEREN 6 Mesure du flux radiatif – expériences de corroboration 1.Quatre expériences sous lampe halogène et sans écran réfléchissant températures flux de chaleur Différentes températures expérimentales et théoriques Ecart relatif 2.5 %

7 LEMTA - CEREN 7 2.Deux séries dexpériences sous panneau radiant 1 = kW/m 2 et 2 = kW/m 2 températuresflux de chaleur 1 = kW/m 2 1 = kW/m 2

8 LEMTA - CEREN 8 2 = kW/m 2 2 = kW/m 2 températuresflux de chaleur II.1. Capteur double Cet instrument de mesure, outre les critères que doit satisfaire le capteur simple devrait permettre : La mesure des flux radiatifs. La mesure des flux convectifs.

9 LEMTA - CEREN 9 Coupe horizontale du capteur double Thermocouples Armature en acier Plaquettes en molybdène Support thermocouples Isolant Colle céramique mm 80 mm mm 1 mm

10 LEMTA - CEREN 10 Représentation du capteur double par le même modèle réduit + Utilisation de la même procédure didentification Valeurs Les flux totauxLes relations entre les flux totaux et les flux radiatif et convectif+ Flux radiatif et flux convectif

11 LEMTA - CEREN 11 III- Mesure de vitesse Détermination du champ de vitesse V f Capteur double : relation entre le nombre de Nusselt Capteur double : relation entre le nombre de Nusselt et le nombre de Reynolds et le nombre de Reynolds Capteur simple : relation entre le nombre de Reynolds Capteur simple : relation entre le nombre de Reynolds et les oscillations des flux et les oscillations des flux III.1. Etude bibliographique 1.Ecoulement autour dun prisme carré, Igarachi (1986) 2.Ecoulement autour dun cylindre de section carrée, Okajima (1982)

12 LEMTA - CEREN 12 Plaquette de cuivre TU, p T Gaz environnant Gaz environnant Capteur TU, III.2. Simplification de létude III.3. Simulations numériques La géométrie retenue est celle d Igarachi (1986) L = 80 cm, D = 40 cm et d = 3 cm T = 20 °Cet T p = 100 °C T = 20 °C et T p = 100 °C 0.03 m/s < U < 1 m/s 40 < Re < 1250

13 LEMTA - CEREN 13 On résout les équations de bilan 2D avec FLUENT On maille le domaine de calcul avec GAMBIT + Pas de temps t = d / ( 6 U ) t = d / ( 6 U ) Nombre de pas de temps = 1200 Pour Re = 623 U = 0.5 m/s 3 maillages n d = 48 N = n d = 64 N = n d = 75 N = Optimiser le temps et la précision du calcul

14 LEMTA - CEREN 14 Le nombre de Nusselt moyen sur chaque face du capteur en fonction du nombre Reynolds peut sexprimer par : Nu = cRe n La corrélation sur le front est similaire à celle dune couche limite laminaire ( Re 0.5 ) Bon accord avec le résultat dIgarachi (1986) Corrélation entre le nombre de Nusselt et le nombre de Reynods

15 LEMTA - CEREN 15 Corrélation entre le nombre de Strouhal et le nombre de Reynods Le nombre de Strouhal est un nombre adimensionnel qui caractérise la fréquence de décrochement tourbillonnaire St = f d / U St = f d / U III.4. Expérience annexe 1 m/s < U < 14 m/s 1200 < Re < m/s < U < 14 m/s 1200 < Re < Veine dessais : 1m x 0.4m Veine dessais : 1m x 0.4m Cylindre : d = 2 cm Cylindre : d = 2 cm Coordonnées = 3.5 d ( ox ) et 1.9 d ( oy ) Coordonnées = 3.5 d ( ox ) et 1.9 d ( oy ) Suite


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