MODELISATION NUMERIQUE D'UN SYSTEME DE VENTILATION D'UN TUNNEL ROUTIER PAR UNE TRAPPE DE DESENFUMAGE DANS LE CAS D'UN INCENDIE PDF Download
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Author: BENEDICTE.. RIBOT
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Category :
Languages : fr
Pages : 378
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Book Description
L'ETUDE PRESENTEE DANS CE MEMOIRE PORTE SUR LA MODELISATION NUMERIQUE PAR LA METHODE DES VOLUMES FINIS D'ECOULEMENTS TRIDIMENSIONNELS, TURBULENTS, STATIONNAIRES, COMPRESSIBLES EN MILIEUX CONFINES COMME LE SONT CEUX GENERES PAR LES SYSTEMES DE VENTILATION DANS LES TUNNELS ROUTIERS EN CAS D'INCENDIE. L'OBJECTIF EST DE DEVELOPPER ET VALIDER DES METHODES DE CALCUL POUR REPRESENTER LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS D'UNE ASPIRATION PAR UNE TRAPPE DE DESENFUMAGE D'UNE NAPPE STRATIFIEE. L'ENSEMBLE DES TRAVAUX DONNE DES INFORMATIONS ET INDICATIONS SUR LES CONDITIONS DE MODELISATION D'ASPIRATION DE FUMEES PAR DES TRAPPES DE DESENFUMAGE DE TUNNELS ROUTIERS ET SUR LES PERFORMANCES DU CODE CFXF3D POUR PREDIRE CES ECOULEMENTS. L'INDEPENDANCE DU MAILLAGE, L'EFFET DE LA NATURE DE LA CONDITION LIMITE POUR TRADUIRE UNE EXTRACTION ET L'INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES (DEBIT D'ASPIRATION ET LE NOMBRE DE TRAPPES) SONT EXAMINES. UNE ETUDE PHENOMENOLOGIQUE DES ECOULEMENTS AU SEIN DU TUNNEL EST AUSSI TRAITEE CARACTERISANT LA STRUCTURE DES FUMEES SOUMISES A UN COURANT D'AIR LONGITUDINAL. UN MODELE SIMPLIFIE PERMETTANT DE REPRODUIRE LES EFFETS INDUITS PAR UNE TRAPPE D'ASPIRATION SUR L'ECOULEMENT AU SEIN DU TUNNEL ET BASE SUR LA NOTION DE PUITS (DE MASSE, DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET D'ENTHALPIE) EST PROPOSE. L'ELABORATION DE CE MODELE ET L'EVALUATION DE SES PERFORMANCES SONT EFFECTUEES EN PRENANT EN COMPTE UNE TRAPPE D'ASPIRATION, PUIS TROIS TRAPPES. LES TEMPS DE CALCUL SONT ALORS FORTEMENT REDUITS. CES ETUDES SONT COMPLETEES PAR UNE CONFRONTATION ENTRE RESULTATS NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX. LES ESSAIS SELECTIONNES ONT ETE REALISES SUR UNE MAQUETTE DE TUNNEL A L'ECHELLE 1/20 E M E. DES INFORMATIONS INTERESSANTES SUR LA VALIDATION DES MODELES EMPLOYES ET DES HYPOTHESES FAITES SONT OBTENUES. NOTAMMENT, IL EST MONTRE QUE LE MODELE DE TURBULENCE K- STANDARD REPRODUIT CORRECTEMENT LES PHENOMENES D'ASPIRATION DE FUMEES SANS AJUSTEMENT PARTICULIER DES VALEURS DES CONSTANTES.
Author: BENEDICTE.. RIBOT
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Languages : fr
Pages : 378
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Book Description
L'ETUDE PRESENTEE DANS CE MEMOIRE PORTE SUR LA MODELISATION NUMERIQUE PAR LA METHODE DES VOLUMES FINIS D'ECOULEMENTS TRIDIMENSIONNELS, TURBULENTS, STATIONNAIRES, COMPRESSIBLES EN MILIEUX CONFINES COMME LE SONT CEUX GENERES PAR LES SYSTEMES DE VENTILATION DANS LES TUNNELS ROUTIERS EN CAS D'INCENDIE. L'OBJECTIF EST DE DEVELOPPER ET VALIDER DES METHODES DE CALCUL POUR REPRESENTER LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS D'UNE ASPIRATION PAR UNE TRAPPE DE DESENFUMAGE D'UNE NAPPE STRATIFIEE. L'ENSEMBLE DES TRAVAUX DONNE DES INFORMATIONS ET INDICATIONS SUR LES CONDITIONS DE MODELISATION D'ASPIRATION DE FUMEES PAR DES TRAPPES DE DESENFUMAGE DE TUNNELS ROUTIERS ET SUR LES PERFORMANCES DU CODE CFXF3D POUR PREDIRE CES ECOULEMENTS. L'INDEPENDANCE DU MAILLAGE, L'EFFET DE LA NATURE DE LA CONDITION LIMITE POUR TRADUIRE UNE EXTRACTION ET L'INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES (DEBIT D'ASPIRATION ET LE NOMBRE DE TRAPPES) SONT EXAMINES. UNE ETUDE PHENOMENOLOGIQUE DES ECOULEMENTS AU SEIN DU TUNNEL EST AUSSI TRAITEE CARACTERISANT LA STRUCTURE DES FUMEES SOUMISES A UN COURANT D'AIR LONGITUDINAL. UN MODELE SIMPLIFIE PERMETTANT DE REPRODUIRE LES EFFETS INDUITS PAR UNE TRAPPE D'ASPIRATION SUR L'ECOULEMENT AU SEIN DU TUNNEL ET BASE SUR LA NOTION DE PUITS (DE MASSE, DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET D'ENTHALPIE) EST PROPOSE. L'ELABORATION DE CE MODELE ET L'EVALUATION DE SES PERFORMANCES SONT EFFECTUEES EN PRENANT EN COMPTE UNE TRAPPE D'ASPIRATION, PUIS TROIS TRAPPES. LES TEMPS DE CALCUL SONT ALORS FORTEMENT REDUITS. CES ETUDES SONT COMPLETEES PAR UNE CONFRONTATION ENTRE RESULTATS NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX. LES ESSAIS SELECTIONNES ONT ETE REALISES SUR UNE MAQUETTE DE TUNNEL A L'ECHELLE 1/20 E M E. DES INFORMATIONS INTERESSANTES SUR LA VALIDATION DES MODELES EMPLOYES ET DES HYPOTHESES FAITES SONT OBTENUES. NOTAMMENT, IL EST MONTRE QUE LE MODELE DE TURBULENCE K- STANDARD REPRODUIT CORRECTEMENT LES PHENOMENES D'ASPIRATION DE FUMEES SANS AJUSTEMENT PARTICULIER DES VALEURS DES CONSTANTES.
Author: François Demouge
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Languages : fr
Pages : 134
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L'étude présentée dans ce mémoire porte sur la simulation à l'aide d'un modèle de champ d'écoulements tridimensionnels, turbulents, quasi-incompressibles avec fortes variations de masse volumique tels que ceux générés par un incendie en tunnel routier. L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer les capacités d'un modèle numérique à retranscrire la stratification en température de l'écoulement obtenu à l'aval de l'incendie en présence d'un faible courant d'air. Dans un premier temps, une analyse des écoulements obtenus est effectuée à partir des données de la bibliographie, de résultats issus d'études sur maquette à échelle réduite et des équations physiques. Les phénomènes susceptibles d'être les plus influents sur la stratification sont ainsi mis en lumière. Dans un second temps, des tests numériques sont réalisés sur des situations de plus en plus complexes ; du cas le plus simple d'un panache d'incendie se développant en milieu libre au repos à celui d'un incendie en tunnel avec les effets du confinement, du courant d'air et des pertes de chaleur aux parois. Ces tests permettent d'identifier les aspects de la modélisation susceptibles d'être les plus influents sur les résultats en terme de stratification. Ils débouchent sur des recommandations sur les hypothèses de simulation en terme de modèles physiques et de conditions limites. Enfin, une confrontation des résultats numériques et expérimentaux obtenus sur les cas d'une maquette froide et d'une maquette chaude est réalisée. Ces maquettes font chacune intervenir une représentation différente de l'incendie et témoignent des difficultés à modéliser le foyer d'un incendie en tunnel routier
Author: Myriam Oucherfi
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Languages : fr
Pages : 114
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L’objectif de cette thèse est de présenter des critères simples pour l’évaluation des performances d’une ventilation transversale. On définit l’efficacité et le rendement, calculés à partir du flux de déficit de densité créé par l’incendie. Après une étude préliminaire permettant de caler les modèles numériques, l’influence de différents paramètres sur ces valeurs a été évaluée. Dans un premier temps, l’étude a porté sur une seule trappe et a montré que le courant d’air dans le tunnel est le paramètre le plus important. A l’inverse, la forme de la trappe pour une surface donnée n’a que très peu d’importance, sauf dans des cas limites (fente sur toute la largeur du tunnel). L’étude d’un canton à huit trappes confirme l’importance du contrôle du courant d’air. Lorsqu’on diminue le nombre de trappes en conservant la même surface totale d’aspiration, cette sensibilité tend à disparaître, mais l’efficacité diminue. Enfin, l’étude de l’influence de l’encombrement montre une légère amélioration de l’efficacité, due à l’obstruction d’une partie de la section par des camions, qui bloquent les fumées au droit des trappes.
Author: Hélène Cordier
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Languages : fr
Pages : 170
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Author: HERVE-CLAUDE.. BIOLLAY
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Languages : fr
Pages : 273
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DANS LE DOMAINE DES INCENDIES EN TUNNEL, LA SIMULATION NUMERIQUE DEVIENT PREPONDERANTE COMPTE TENU DES PHENOMENES MULTIPLES ET COMPLEXES MIS EN JEU. A CAUSE DE CETTE COMPLEXITE SE REPERCUTANT AU NIVEAU DU CODE DE CALCUL, UNE PHASE DE VALIDATION ENTRE SIMULATION ET EXPERIENCE A ETE ENTREPRISE ET A FOURNI DES RESULTATS TRES ACCEPTABLES. CEPENDANT, AVANT D'EFFECTUER CETTE COMPARAISON, NOUS AVONS PROCEDE A UN CERTAIN NOMBRE DE TESTS NUMERIQUES POUR DEFINIR LA FACON LA PLUS ADEQUATE DE MODELISER UN INCENDIE EN TUNNEL. CETTE ETUDE DE SENSIBILITE NOUS A NOTAMMENT PERMIS DE MONTRER QUE DANS CERTAINE CONDITION DE MODELISATION, UN DOMAINE DE CALCUL A L'EXTERIEUR DU TUNNEL DEVAIT ETRE REPRESENTE. EN FONCTION DE LA COMPLEXITE DU PROBLEME MODELISE, LA DIMINUTION DES TEMPS DE CALCUL DEVIENT UN PROBLEME MAJEUR. POUR LIMITER LA DUREE D'UNE SIMULATION NUMERIQUE, LA PREMIERE METHODE ENVISAGEE CONSISTAIT A TRANSFORMER LE PROBLEME TRIDIMENSIONNEL EN UN PROBLEME BIDIMENSIONNEL EN CONSERVANT CERTAINES QUANTITES PHYSIQUES (FROUDE, REYNOLDS). CEPENDANT, ON A MONTRE QUE CETTE METHODE N'ETAIT PAS APPLICABLE NOTAMMENT EN PRESENCE D'UN RETOUR DE FUMEE A CONTRE COURANT DE LA VENTILATION. POUR CONTOURNER CETTE DIFFICULTE, NOUS AVONS DONC ETE AMENES A DEVELOPPER UNE SECONDE METHODE VALABLE DANS TOUTES LES SITUATIONS, ET BASEE SUR LE COUPLAGE AUTOMATIQUE DE SIMULATIONS NUMERIQUES BIDIMENSIONNELLES ET TRIDIMENSIONNELLES. DANS CETTE PROCEDURE DE COUPLAGE, ON DECOMPOSE LE TUNNEL EN TROIS ZONES DISTINCTES : LA ZONE DU FOYER MODELISEE EN 3D, ET LES ZONES SITUEES DE CHAQUE COTE MODELISEES EN 2D. CES TROIS SIMULATIONS EFFECTUEES SIMULTANEMENT, SONT COUPLEES PAR L'INTERMEDIAIRE DE DEUX ZONES DE RECOUVREMENT PERMETTANT DES ECHANGES PERMANENTS D'INFORMATIONS ENTRE LES DIFFERENTS CALCULS. LES RESULTATS PROVENANT DE CETTE PROCEDURE DE COUPLAGE SONT SIMILAIRES A CEUX OBTENUS EN MODELISANT LA TOTALITE DU TUNNEL EN 3D.
Author: Olivier Mégret
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Languages : fr
Pages : 215
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Les fumées chaudes et toxiques d'un incendie se propagent au plafond d'un tunnel sous la forme d'une nappe d'épaisseur variant avec la puissance de l'incendie. La sécurité des usagers dépend de la gestion du mouvement des fumées par les systèmes de ventilation dont l'objectif est de désenfumer les zones sensibles sans diluer la nappe de fumées. Le choix du débit de ventilation adéquate est fonction de la puissance de l'incendie mais aussi de la géométrie du tunnel et du réseau de ventilation, différents pour chaque tunnel. Une maquette a l'échelle 1 : 20eme de 10 m de long a été conçue de manière à simuler, sur une large plage de puissances d'incendie variant de 0,2 à 20 mW, le mouvement des fumées dans un tunnel de section droite rectangulaire. Le foyer est modélisé par un jet densimétrique (air-hélium) dont les caractéristiques dérivent du développement d'un modèle de simulation basé sur l'étude des feux de bacs d'heptane. L'augmentation de la taille du foyer dans le tunnel avec la puissance de l'incendie est prise en compte en reproduisant à l'échelle le diamètre du bac correspondant. Les deux systèmes de ventilation, longitudinale et transversale, sont reproduits. Une étude paramétrique globale est réalisée en ventilation longitudinale, caractérisant l'influence de la géométrie (hauteur et largeur) et de la pente du tunnel, ainsi que celles de la taille, forme et hauteur du foyer. L'ensemble de ces résultats permet d'établir une loi globale empirique de détermination de la vitesse critique de ventilation (non apparition d'une nappe de fumées à contre-courant). Un modèle semi-théorique vient compléter cette analyse, induisant une relation entre la vitesse de ventilation, la puissance de l'incendie et la hauteur de la nappe de fumées. D'autre part, une méthodologie est développée pour quantifier l'état de stratification d'une nappe de fumées sans ventilation. Cette technique est appliquée à l'étude de l'influence du courant longitudinal sur la stratification à l'aval du foyer. En ventilation transversale, les études s'attachent à quantifier l'efficacité d'un système composé de deux trappes, situées de part et d'autre du foyer, en fonction du débit d'extraction jusqu'à atteindre le confinement des fumées. Cette étude rend compte de l'influence de la position des trappes d'extraction, de leur forme et de leur taille sur l'efficacité.
Author: Antoine Mos
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 116
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Les modèles actuellement disponibles pour simuler la propagation des fumées d'incendie en tunnel routier sont souvent mal adaptés aux études de sécurité menées avant la mise en service d'un ouvrage. Le travail présenté ici vise à proposer des principes de modélisation transitoire intermédiaires entre les modèles monodimensionnels et les codes CFD tridimensionnels, par une démarche physique et phénoménologique. Deux modèles sont développés, l'un de type intégral, l'autre fondé sur une réduction à deux dimensions spatiales des équations de Navier-Stokes dans le cas particulier d'un tunnel. Les résultas sont encourageants malgré les hypothèses simplificatrices. Sur le plan phénoménologie, ce travail met en évidence l'importance des phénomènes physiques dans la zone du foyer pour la stratification en aval et la robustesse de la vitesse de propagation des fronts de fumée
Author: David Jreijiry
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Languages : fr
Pages : 165
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Book Description
Les principaux objectifs de ce travail consistent à mettre en œuvre et à analyser des stratégies de contrôle de la ventilation hybride combinant les modes naturel et mécanique dans le secteur du bâtiment résidentiel. Dans la première partie, nous dressons l'état de l'art des systèmes de ventilation existants, de leurs stratégies de contrôle ainsi que des outils de simulation numérique utilisés en thermo-aéraulique du bâtiment. La seconde partie concerne la méthodologie utilisée pour implémenter dans l'environnement informatique Matlab/SIMULINK les modèles nécessaires à l'étude de l'aéraulique des bâtiments. Des modèles simplifiés de calcul de la concentration des polluants et de l'humidité intérieure des locaux ont été développés dans le même environnement. Enfin, le couplage thermo-aéraulique est réalisé en utilisant les modèles thermiques déjà implémentés dans la bibliothèque SIMBAD. Ces modèles sont intégrés dans la nouvelle version de SIMBAD. La troisième partie nous permet de définir les composants des systèmes de ventilation modélisés ainsi que leur stratégie de contrôle. Il s'agit d'un système de ventilation mécanique basé sur la réglementation en vigueur et un système de ventilation hybride étudié également dans le cadre du projet européen RESHYVENT. Les deux stratégies de contrôle du système de ventilation hybride sont du type à la demande dans le sens où l'une est basée sur la détection des occupants et l'autre sur le taux de dioxyde de carbone dans les pièces principales. Le potentiel du tirage thermique est également pris en compte. Dans la dernière partie, nous présentons les résultats obtenus numériquement. Le cas d'étude considéré est une maison individuelle située successivement à Athènes, Nice, Stockholm et Trappes. Les simulations annuelles réalisées permettent une évaluation des différents systèmes et pour différents climats en terme de fonctionnement global, de qualité de l'air intérieur, de confort thermique, et de consommations énergétiques. Une analyse de l'influence de l'exposition au vent du bâtiment est également présentée. Les principaux résultats de ce travail ont montré la capacité des systèmes de ventilation hybride à améliorer la qualité de l'air intérieur et à réduire les consommations électriques des ventilateurs par rapport au système de référence tout en conservant le même ordre de grandeur pour les consommations énergétiques de chauffage du bâtiment.
