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LEMTA - CEREN 1 IV- Etude des expériences de feu de végétation Deux types dexpériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N Expériences de petites.

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1 LEMTA - CEREN 1 IV- Etude des expériences de feu de végétation Deux types dexpériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N Expériences de petites tailles ( TEXAID ) Expériences de taille réelle ( B.E.S.T )

2 LEMTA - CEREN 2 IV.1. Expérience de propagation dans le TEXAID Expérience sans vent sur une litière homogène et plane avec une densité surfacique de combustible de 0.75 kg/m 2 Capteur Frisure de bois L front hfhfhfhf A laide du système de traitement dimage OPTIMAS, on détermine : L front = 44 cm h f = 51 cm

3 LEMTA - CEREN 3 Vitesse de propagation A laide du même système de traitement dimage, on détermine la vitesse de propagation : Vitesse de propagation V ( cm/s ) 1.00 Résultat de L. Naville 0.96 Présent résultat Le présent résultat est en bon accord avec celui de L. Naville (1997) Le présent résultat est en bon accord avec celui de L. Naville (1997) Températures et flux de chaleur f p = V p /L = hz

4 LEMTA - CEREN 4 A pplication dun filtre de Butterworth dordre 2 avec une fréquence de coupure f c = hz Utilisation de la fonction de transfert du capteur Les flux mesurés par le capteur et par le fluxmètre sont en bon accord Les flux mesurés par le capteur et par le fluxmètre sont en bon accord

5 LEMTA - CEREN 5 IV.2. Expériences de propagation dans le B.E.S.T

6 LEMTA - CEREN 6 Expérience de propagation sans vent La charge de la frisure de bois utilisée est : P F = 1.5 kg/m 2 La charge du chêne kermès utilisée est : P chêne = 3 kg/m 2 La vitesse de propagation mesurée par les thermocouples est égale à V=1.47 cm/s La vitesse de propagation mesurée par les thermocouples est égale à V=1.47 cm/s

7 LEMTA - CEREN 7 Expérience de propagation à charge variable Trois valeurs de charge sont utilisées : P 1 =1.5 kg/m 2, P 2 =3 kg/m 2 et P 3 =4.5 kg/m Vitesse de propagation (cm/s) Charge (kg/m 2 ) Expérience de propagation à vent variable On utilise les mêmes charges que précédemment On impose trois valeurs du vent V 1 = 1.5 m/s, V 2 = 2 m/s et V 3 = 2.5 m/s Vitesse de propagation (cm/s) Vent (m/s)

8 LEMTA - CEREN 8 V- Identification des paramètres de propagation Mode dutilisation des résultats expérimentaux Capteur simple Capteur double 1.Caractérisation des flammes (TEXAID et BEST) 2.Mesure de vitesse des gaz (mesure de fréquence par D.N.S et expérience) 3.Coefficient dabsorption (BEST) 4.Vitesse de propagation (BEST) 1.Caractérisation des flammes (à faire) 2.Mesure de vitesse des gaz (mesure de Nusselt) 3.Coefficient dabsorption (à faire) 4.Vitesse de propagation (à faire)

9 LEMTA - CEREN 9 V.1. Modèle de flamme et flux reçus par le capteur h f hauteur de la flamme 0 puissance émise par la flamme V vitesse de propagation La flamme est une surface plane caractérisée par : f angle dinclinaison de la flamme

10 LEMTA - CEREN 10 Les flux radiatifs mesurés par les trois plaquettes du capteur, exposées au feu, sécrivent : x f = V t + y tan ( f ) est la position du front de flamme suivant laxe ( ox ) Quand le capteur est loin des flammes, on peut considérer que T i r << T f

11 LEMTA - CEREN 11 V.2. Fonction objectif et coefficients de sensibilités réduits Afin didentifier les différentes paramètres de propagation on choisit la fonction objectif suivante : Pour vérifier lidentifiabilité des paramètres on définit

12 LEMTA - CEREN 12 V.3. Identification à partir des expériences du TEXAID Propagation sans vent f = 0 Paramètres initiaux choisis sont : h f = 51 cm ( valeur obtenue par analyse dimage ) 0 = 9.6 kW/m 2 ( valeur proposée par Weber (1989) pour f = 0.28 et T f = 609 °C ) Valeurs de paramètres 1 = 1/150 et 2 = 1/5 ( rapport des sensibilités )

13 LEMTA - CEREN 13 Différentes réponses expérimentales et théoriques V.4. Identification à partir des expériences du B.E.S.T Paramètres initiaux choisis sont : h f = 2 m ( valeur obtenue par une analyse vidéo ) 0 = 22 kW/m 2 ( valeur obtenue par la loi de Stefan- Boltzmann pour f = 0.28 et T f = 812 °C )

14 LEMTA - CEREN 14 Expérience de propagation sans vent 1 = 2 = Plaquette frontale Trois plaquettes 1 = 2 = 1/6 Le modèle de flamme est « validé » On procède à deux types didentifications Plaquette frontale Trois plaquettes

15 LEMTA - CEREN 15 Expériences de propagation à vent variable En plus des paramètres initiaux précédents, nous avons choisi langle f = / 4 comme un paramètre initial Angle dinclinaison de flamme f (°) Puissance émise ( kW.m -2 ) Hauteur de flamme h f ( cm ) 6 % 7 % 6.5 % Différentes réponses expérimentales et théoriques

16 LEMTA - CEREN 16 Albini (1981) Nelson et Adkins (1986) Avec Fr est le nombre de Froude, Fr = V vent 2 / g h f Albini (1981) propose cette corrélation On utilise une régression linéaire de moindres carrés v gaz = 0.49 m / s

17 LEMTA - CEREN 17 Expérience de propagation à charge variable Trois valeurs de charge sont utilisées : P 1 =1.5 kg/m 2, P 2 =3 kg/m 2 et P 3 =4.5 kg/m 2 Coefficient dabsorption du chêne kermès Application de la loi de BEER Coefficient dabsorption a (m -1 ) Charge (kg/m 2 ) 0.65

18 LEMTA - CEREN 18 V.5. Identification de la vitesse de propagation Utilisation des résultats de lexpérience du B.E.S.T sans vent Valeurs de paramètres 1.7 Ecart relatif 2.4 % La hauteur de flamme est en bon accord avec le résultat de lanalyse vidéo h f 2 m La vitesse de propagation est sans doute de meilleure qualité que celle mesurée par les thermocouples Le capteur peut donc servir dun appareil de mesure de la vitesse de propagation Le capteur peut donc servir dun appareil de mesure de la vitesse de propagation

19 LEMTA - CEREN 19 Conclusion générale Nous avons mis au point des instruments de mesure pour la métrologie des feux de végétation des feux de végétation : ces appareils, une fois calibrés, sont en final destinés à être utilisés aussi bien pour des feux réels que pour des feux de laboratoires ces capteurs servent comme un outil de calibrage pour les modèles de propagation et de validation pour les modèles de combustion Lidentification de la vitesse de propagation à partir des flux mesurés par les capteurs montre que ceux-ci peuvent servir dappareil de mesure pour cette grandeur Les différentes perspectives de ce travail sont : Utilisation des différents capteurs dans des expériences de brûlage dirigé ( expériences des feux réels ). Utilisation dun algorithme doptimisation global de type génétique pour une évaluation plus pertinente des caractéristiques de flamme. Reconstruction du front de feu à partir de la réponse de N capteurs Production scientifique 2 communications internationales, 3 communications nationales, 1 thèse, publications à venir Retour


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