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

Calibrage des différents modèles par la mesure de Mr , Tf et Vf II- Présentation des capteurs de flux de chaleur Calibrage des différents modèles par la mesure de Mr , Tf et Vf II.1. Capteur simple Pour instrumenter des feux réels, ce capteur devrait satisfaire les conditions suivantes : Il doit être simple et commode d’installation et d’emploi. 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 l’évaluation des flux thermiques. Il doit permettre aussi l’évaluation de la température et de la vitesse moyennes des gaz induits par les flammes. LEMTA - CEREN

Coupes horizontale et verticale du capteur simple LEMTA - CEREN

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

+ Expériences d’identification et estimation des paramètres Quatre expériences sous lampe halogène et avec écran réfléchissant Mesure des différentes températures Minimisation de la fonction + 13.3 432 11.1 10.7 Valeurs LEMTA - CEREN

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

Deux séries d’expériences sous panneau radiant  1 = 20 Deux séries d’expériences sous panneau radiant  1 = 20.25 kW/m2 et 2 = 32.94 kW/m2 1 = 20.25 kW/m2 températures flux de chaleur LEMTA - CEREN

2 = 32.94 kW/m2 températures flux 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. LEMTA - CEREN

Coupe horizontale du capteur double Thermocouples Armature en acier Plaquettes en molybdène Support thermocouples Isolant Colle céramique 10 11 12 9 13 70 mm 80 mm 1 5 2 3 4 6 7 8 20 mm 1 mm LEMTA - CEREN

+ + Flux radiatif et flux convectif Représentation du capteur double par le même modèle réduit Utilisation de la même procédure d’identification + 26.4 66.4 2.9 46.7 Valeurs 1013.5 Flux radiatif et flux convectif Les flux totaux Les relations entre les flux totaux et les flux radiatif et convectif + LEMTA - CEREN

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

La géométrie retenue est celle d’Igarachi (1986) III.2. Simplification de l’étude Plaquette de cuivre ¥ T U , p 1 2 3 4 Gaz environnant Gaz environnant Capteur III.3. Simulations numériques La géométrie retenue est celle d’Igarachi (1986) L = 80 cm, D = 40 cm et d = 3 cm T = 20 °C et Tp = 100 °C 0.03 m/s < U < 1 m/s  40 < Re < 1250 LEMTA - CEREN

+ On maille le domaine de calcul avec GAMBIT On résout les équations de bilan 2D avec FLUENT + Pas de temps  t = d / ( 6 U ) Nombre de pas de temps = 1200 Pour Re = 623  U = 0.5 m/s  3 maillages nd = 48 N = 21060 nd = 64 N = 38144 nd = 75 N = 58320 Optimiser le temps et la précision du calcul LEMTA - CEREN

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

1 m/s < U < 14 m/s  1200 < Re < 18000 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 III.4. Expérience annexe Veine d’essais : 1m x 0.4m Cylindre : d = 2 cm 1 m/s < U < 14 m/s  1200 < Re < 18000 Coordonnées = 3.5 d (ox) et 1.9 d (oy) Suite LEMTA - CEREN