Deux types d’expériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N

Présentation au sujet: "Deux types d’expériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N"— Transcription de la présentation:

1 Deux types d’expériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N
IV- Etude des expériences de feu de végétation Deux types d’expériences de laboratoire ont été conduites au C.E.R.E.N Expériences de petites tailles ( TEXAID ) Expériences de taille réelle ( B.E.S.T ) 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/m2 Capteur Frisure de bois Lfront hf A l’aide du système de traitement d’image OPTIMAS, on détermine : Lfront = 44 cm hf = 51 cm LEMTA - CEREN

3 Vitesse de propagation
A l’aide du même système de traitement d’image, 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) Températures et flux de chaleur fp = Vp/L = hz LEMTA - CEREN

4 Utilisation de la fonction de transfert du capteur
A pplication d’un filtre de Butterworth d’ordre 2 avec une fréquence de coupure fc = hz  Utilisation de la fonction de transfert du capteur   Les flux mesurés par le capteur et par le fluxmètre sont en bon accord LEMTA - CEREN

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

6 Expérience de propagation sans vent
La charge de la frisure de bois utilisée est : PF = 1.5 kg/m2 La charge du chêne kermès utilisée est : Pchêne = 3 kg/m2  La vitesse de propagation mesurée par les thermocouples est égale à V=1.47 cm/s LEMTA - CEREN

7 On utilise les mêmes charges que précédemment
Expérience de propagation à vent variable On utilise les mêmes charges que précédemment On impose trois valeurs du vent V1 = 1.5 m/s , V2 = 2 m/s et V3 = 2.5 m/s 5.71 4.00 2.06 Vitesse de propagation (cm/s) Vent (m/s) Expérience de propagation à charge variable Trois valeurs de charge sont utilisées : P1=1.5 kg/m2 , P2=3 kg/m2 et P3=4.5 kg/m2 1.68 1.78 2.23 Vitesse de propagation (cm/s) Charge (kg/m2) LEMTA - CEREN

8 V- Identification des paramètres de propagation
Mode d’utilisation des résultats expérimentaux Capteur simple Capteur double Caractérisation des flammes (TEXAID et BEST) Mesure de vitesse des gaz (mesure de fréquence par D.N.S et expérience) Coefficient d’absorption (BEST) Vitesse de propagation (à faire) (mesure de Nusselt) LEMTA - CEREN

9 La flamme est une surface plane caractérisée par :
V.1. Modèle de flamme et flux reçus par le capteur  hf hauteur de la flamme La flamme est une surface plane caractérisée par :  f angle d’inclinaison de la flamme  V vitesse de propagation  0 puissance émise par la flamme LEMTA - CEREN

10 Les flux radiatifs mesurés par les trois plaquettes du capteur, exposées au feu, s’écrivent :
 xf = V t + y tan(f ) est la position du front de flamme suivant l’axe (ox ) Quand le capteur est loin des flammes, on peut considérer que Tir<< Tf  LEMTA - CEREN

11 Pour vérifier l’identifiabilité des paramètres on définit 
V.2. Fonction objectif et coefficients de sensibilités réduits Afin d’identifier les différentes paramètres de propagation on choisit la fonction objectif suivante : Pour vérifier l’identifiabilité des paramètres on définit  LEMTA - CEREN

12  1 = 1/150 et 2 = 1/5 ( rapport des sensibilités )
V.3. Identification à partir des expériences du TEXAID  Propagation sans vent  f = 0 hf = 51 cm (valeur obtenue par analyse d’image) Paramètres initiaux choisis sont : 0= 9.6 kW/m2 (valeur proposée par Weber (1989) pour f = 0.28 et Tf = 609 °C )  1 = 1/150 et 2 = 1/5 ( rapport des sensibilités ) 19.0 45.9 Valeurs de paramètres LEMTA - CEREN

13 Différentes réponses expérimentales et théoriques
 V.4. Identification à partir des expériences du B.E.S.T hf = 2 m (valeur obtenue par une analyse vidéo) Paramètres initiaux choisis sont : 0= 22 kW/m2 (valeur obtenue par la loi de Stefan- Boltzmann pour f = 0.28 et Tf = 812 °C ) LEMTA - CEREN

14  Le modèle de flamme est « validé »
Expérience de propagation sans vent On procède à deux types d’identifications Plaquette frontale Trois plaquettes 5.2 139 Plaquette frontale 140 Trois plaquettes  1 = 2 = 0  1 = 2 = 1/6  Le modèle de flamme est « validé » LEMTA - CEREN

15 Différentes réponses expérimentales et théoriques
 Expériences de propagation à vent variable En plus des paramètres initiaux précédents, nous avons choisi l’angle f =  / 4 comme un paramètre initial Angle d’inclinaison de flamme f (°) Puissance émise  ( kW.m-2 ) 18.4 15.3 12.5 79 76 72 39 45 47 Hauteur de flamme hf (cm)  6 %  7 %  6.5 % LEMTA - CEREN

16   Albini (1981) propose cette corrélation
On utilise une régression linéaire de moindres carrés  vgaz = 0.49 m / s Albini (1981)  Nelson et Adkins (1986)  Avec Fr est le nombre de Froude, Fr = Vvent2/ g hf LEMTA - CEREN

17 Coefficient d’absorption du chêne kermès
Expérience de propagation à charge variable Trois valeurs de charge sont utilisées : P1=1.5 kg/m2 , P2=3 kg/m2 et P3=4.5 kg/m2 Coefficient d’absorption du chêne kermès Application de la loi de BEER 3.56 2.54 Coefficient d’absorption a (m-1) Charge (kg/m2) 0.65 LEMTA - CEREN

18 Utilisation des résultats de l’expérience du B.E.S.T sans vent
V.5. Identification de la vitesse de propagation Utilisation des résultats de l’expérience du B.E.S.T sans vent  3.8 215 Valeurs de paramètres 1.7  La hauteur de flamme est en bon accord avec le résultat de l’analyse vidéo hf  2 m  La vitesse de propagation est sans doute de meilleure qualité que celle mesurée par les thermocouples  Le capteur peut donc servir d’un appareil de mesure de la vitesse de propagation  Ecart relatif 2.4 % LEMTA - CEREN

19 Conclusion générale Nous avons mis au point des instruments de mesure pour la métrologie 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  L’identification de la vitesse de propagation à partir des flux mesurés par les capteurs montre que ceux-ci peuvent servir d’appareil 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 d’un algorithme d’optimisation 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 LEMTA - CEREN