UMR CNRS 6134 Simulation et expérimentation des feux de végétation Equipe de recherche sur les feux Laboratoire Systèmes Physiques de l’Environnement CNRS.

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1 UMR CNRS 6134 Simulation et expérimentation des feux de végétation Equipe de recherche sur les feux Laboratoire Systèmes Physiques de l’Environnement CNRS UMR 6134 – Université de Corse 20250 Corte

2 UMR CNRS 6134 Introduction Ensemble des études liées à la compréhension et à la description du comportement du feu : Etudes fines d’expérimentation et de simulation au niveau du laboratoire : études fondamentales aidant à la compréhension du phénomène. Etudes globales de modélisation et d’expérimentation au niveau du terrain : description du comportement du feu et compréhension des phénomènes aux grandes échelles.

3 UMR CNRS 6134 Plan de l’exposé Echelle du laboratoire Flammes laminaires Traitement d’image Chimie de la phase gazeuse Echelle du terrain Modélisation et simulation Expérimentation et instrumentation

4 UMR CNRS 6134 Flammes laminaires

5 UMR CNRS 6134 6 végétaux méditerranéens (Pin maritime, Pin d’Alep, Pin laricciu, Bruyère, Ciste de Montpellier et Arbousier) Broyage et Tamisage : Diminuer l’effet du rapport surface volume Dispositif pour la caractérisation des flammes Caractérisation de l’influence des différents paramètres sur la combustion des végétaux Caractérisation de la phase gazeuse Gaz de dégradation Géométrie de la flamme Distribution de température Flux radiatif / Fraction radiative Caractérisation de la phase solide Propriétés physiques (rapport surface volume, masse volumique, diffusivité thermique) Température des broyats Perte de masse Couplage entre le broyat et la flamme

6 UMR CNRS 6134 Phase solide Température dans le broyat de Bruyère La température des broyats dépend de la diffusivité du combustible Perte de masse au cours du temps Pendant la phase d’allumage : Rapport surface volume Quantité de minéraux Pendant la phase laminaire : Température dans le broyat Production de goudron Température (°C)

7 UMR CNRS 6134 Phase gazeuse Dispositif pour la détermination des gaz de pyrolyse Principaux gaz de dégradation : CO, CO 2, CH 4, H 2 O et C 4 H 6 Pouvoir calorifique par masse d’air proche pour tous les végétaux (environ 3.4 MJ.kg air -1 ) Température axiale pour un débit de 3.10 -6 kg/s et pour un rayon égal à 1,5 cm Tmax=1000°C Influence de gaz de dégradation dans la cinétique de la combustion

8 UMR CNRS 6134 Hauteur de flamme visible en fonction du débit massique de gaz Hauteur proportionnelle au débit Influence non négligeable des gaz Même débit et même rayon Phase gazeuse

9 UMR CNRS 6134 Simulation : Modèle d’oxydation des gaz Gaz utilisés : CO, CO 2, CH 4 et H 2 O Températures expérimentales et simulées pour le pin laricciu à t = 60 s Intérêt de prendre en compte d’autres gaz que CO CH 4 : Amélioration de la description de la cinétique

10 UMR CNRS 6134 Traitement d’image et vision 3D

11 UMR CNRS 6134 Traitement de l’image et vision 3D Extraction de caractéristiques de feu à partir d’images visibles et Infra rouge Développement d’une métrologie 3D

12 UMR CNRS 6134 Segmentation d’une image de flamme sur la base de ses différentes couleurs Traitement de l’image et vision 3D

13 UMR CNRS 6134 Combustion phase gazeuse

14 UMR CNRS 6134 Dispositif 5 richesses différentes 10 Températures par richesse 50 expériences triplées

15 UMR CNRS 6134 Modélisation 325 Réactions élém. 53 espèces 53 EDiff NL M. Détail. M. Squel. M. Réd. 49 Réactions élém. 20 espèces 20 EDiff NL 4 Réactions glob. 7espèces + 13 en AEQS 7 EDiff NL + 13 Eq. NL 1 minute 1 seconde

16 UMR CNRS 6134 SPE UMR CNRS 6134 Università di Corsica SPE UMR CNRS 6134 Università di Corsica Résultats  = 1,4

17 UMR CNRS 6134  = 1,4

18 UMR CNRS 6134  = 1,4

19 UMR CNRS 6134  = 0,6

20 UMR CNRS 6134  = 0,6

21 UMR CNRS 6134  = 0,6

22 UMR CNRS 6134 SPE UMR CNRS 6134 Università di Corsica SPE UMR CNRS 6134 Università di Corsica  = 0,6

23 UMR CNRS 6134 Modèle de propagation de feux de végétation à l’échelle du terrain

24 UMR CNRS 6134 Hypothèses simplificatrices Equations physiques Le modèle de terrain Si α < 0 Si R est grand Si U est faible : vent induit Angle de flamme Vitesse de propagation :  Totalement physique  En 3D  Temps de simulation << temps réel  Fourni toutes les grandeurs thermodynamiques  Peu de paramètres Caractéristiques du modèle

25 UMR CNRS 6134 Les 4 paramètres dynamiques (A, R 0, u 0, r 0 ) dépendent de 7 paramètres physiques Le modèle de terrain Hauteur Masse surfacique Humidité de l’air 2 liés à la nature du végétal Rapport surface/volume Teneur en eau 7 paramètres + FF initial Modèle R = R(U, α) Rose des vitesses Simulateur

26 UMR CNRS 6134 Le modèle de terrain

27 UMR CNRS 6134 Validation du modèle sur différentes expériences Le modèle de terrain Feux de litières (Weise) Pente +15 Pente -15

28 UMR CNRS 6134 Le modèle de terrain Cassure de la correction du modèle pour les vents forts BEHAVE MK 5 FIRESTAR Feux d’herbe (Cheney)

29 UMR CNRS 6134 Le modèle de terrain

30 UMR CNRS 6134 Le modèle de terrain Les coupures de combustibles α Distance de coupure Temps d’allumage p p* H*

31 UMR CNRS 6134 Simuler ! (avec Java) http://spe.univ-corse.fr/filippiweb/demo/gdr/gdr.html Visualisation Google Earth

32 UMR CNRS 6134 Expérimentation et instrumentation des feux de végétation à l’échelle du terrain

33 UMR CNRS 6134 Dispositif de mesure à l’échelle du terrain Temperature thermocouple K Flux de chaleur Fluxmetres radiatif et total Système d’acquisistion Autres mesures Vitesse de propagation Proprietés géométriques du front de flammes Vent

34 UMR CNRS 6134

35 Mesures de la température

36 UMR CNRS 6134 Mesures des flux de chaleur Le rayonnement est le mode de transferts de chaleur dominant devant le front de feu (vent < 5 m/s)