Développement d’une approche de densité de probabilité de flammelettes pour déflagration et comparaison avec la simulation des grandes échelles
Laboratoire d'accueil : Laboratoire de l'incendie et des explosions (LIE)
Date : Octobre 2022 - octobre 2025
Nom du doctorant : Dorian TRABICHET
L'ASNR s'intéresse à l'étude des risques d'incendie et d'explosion dans les installations industrielles classiques et nucléaires. Pour cela, le laboratoire de l'incendie et des explosions (LIE) développe des solutions pour la simulation numérique de tels évènements.
Parmi elles, le logiciel CALIF3S est dédié à la simulation de différents types d’écoulements, turbulents réactifs tels que les flammes de diffusion, correspondant à l'incendie, et les flammes de prémélange, correspondant aux explosions.
Deux approches sont disponibles pour modéliser la turbulence. L’approche RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) est la plus utilisée compte-tenu des contraintes des applications industrielles. Bien qu'économique, cette méthode s'est souvent révélée imprécise. L'approche SGE (Simulation des Grandes Echelles) est plus prédictive mais plus coûteuse en temps de calcul et vient le plus souvent en soutien de la première.
Dans un souci de compromis entre bonne prédiction du modèle et temps de calcul modéré, une stratégie dite hybride intégrant dans un même système d'équations de bilan les approches RANS et SGE a été développée au cours de cette thèse, en s’inspirant de l’approche DES (Detached Eddy Simulation). L'approche SGE est utilisée dans les zones où une modélisation fine de la turbulence est essentielle pour décrire la propagation du front de flamme (par exemple derrière les obstacles dans le cadre d'une déflagration dans un milieu obstrué), l'approche RANS est quant à elle utilisée partout ailleurs.
Les échanges entre les énergies cinétiques turbulentes résolue et modélisée à l'interface RANS/SGE sont effectuées par l'ajout de termes sources/puits dans les équations moyennées/filtrées de l'écoulement. Le modèle de combustion utilisé en SGE et basé sur une approche de type flamme épaissie est adapté à la modélisation RANS. Différents tests sur des configurations non réactives et réactives ont permis d’exhiber le potentiel de l’approche.