Soutenance de thèse de M. Wang

Le phénomène de flamme de diffusion impactant une paroi est fréquent dans les scénarios d’incendie en milieu clos. Celui-ci peut entraîner à avoir des conséquences désastreuses en termes de vie humaine et de biens matériels. En effet, lorsqu'une flamme incidente se produit dans un compartiment, elle peut augmenter le risque de propagation du feu de celui-ci vers une autre pièce à travers une explosion de fumée représentant une menace pour les personnes pié-gées. Afin d’apporter des éléments de compréhension sur le comportement de ce type de flamme, de nombreuses études ont réalisé. Celles-ci se sont intéressées sur des flammes impac-tant un plafond en milieu ouvert ou semi-confiné. Cependant il y a peu, voire aucuns travaux qui se sont penchés sur l’étude du comportement d’une flamme incidente dans un compartiment confiné sous ventilé. Dans l’objectif d’apporter des éléments de compréhension en lien avec l’effet du confinement sur la dynamique d’une flamme impactant un plafond, une étude expé-rimentale et numérique est réalisée dans le cadre de cette thèse.
L’ensemble des données a été obtenu à l’aide d’un dispositif expérimental représentant un appartement d’étudiant à échelle réduite.
Le banc d'essai est un compartiment représentant une maquette d’appartement à petite échelle (1 :10). La conception et dimensionnement a été réalisée sur la base des lois de simili-tudes. Les niveaux de confinement ont été définis en fonction des ouvertures de l’enceinte et du débit calorifique potentielle. A partir de ces deux paramètres, le niveau de confinement peut être associé à la richesse de l’enceinte. Pour cela, huit débits caloriques différents ainsi que cinq possibilités d’ouvertures ont été proposés. À partir des expériences réalisées avec les huit débits calorifiques et les cinq configurations d’ouvertures, l'effet de confinement sur la dynamique d’une flamme impactant un plafond a été effectué en se basant sur les paramètres physico-chimiques, tels que l'extension de la flamme, l'oscillation de la flamme, la distribution de la température et l'analyse des gaz.
De plus, grâce à la modélisation numérique de la flamme impactant le plafond à l’aide du code CFD : Fire Dynamics Simulator (FDS), il a été possible d’apporter des éléments supplé-mentaires dans l’analyse des écoulements réactifs associée à l’interaction flamme paroi en fonc-tion du niveau de confinement. Le choix des modèles numériques a été effectué à partir d’une étude préliminaire visant à justifier la fiabilité et la précision du modèle numérique à reproduire les données expérimentales ainsi que des évolutions obtenues à partir de corrélations empiriques obtenues dans les littératures.
A partir des analyses réalisées dans cette étude, il est possible de fournir des éléments de décisions lors de la conception et la mise en place de détecteurs d'incendie au plafond dans un compartiment et également d’aider à une meilleure estimation de la probabilité de propagation du feu lors d'un incendie de compartiment par le biais d’une explosion de fumée riche en gaz imbrûlés.

The phenomenon of diffusion impinging flame is common in industrials, leading to disas-trous consequences in terms of life and property. When impinging flame occurs in a compart-ment, it may enhance the risk of fire propagation and pose a greater threat to trapped people. Lots of studies dealt with flame impinging an unconfined or confined ceiling while little work focused on the impinging flame in a confined compartment. With the objective of providing understanding related to the confinement effect on the impinging flame in a compartment, both experimental and numerical studies carried out to build up the framework of this thesis.
A compartment model representing a reduced scale (1:10) student compartment was uti-lized based on the scaling law such that a test bench with suitable instrumentations for carrying out measurements was developed. Configurations of five confinement levels were constructed by the condition of windows and door in the compartment and heat release rate (HRR) was var-ied between 0.5 kW and 18.6 kW. Through series of experiments, the confinement effect on the dynamics of flame impinging a ceiling was addressed with physicochemical parameters, such as flame extension, flame oscillation, temperature distribution and gas analysis.
In addition, on account of the numerical modeling of flame impinging a ceiling using the CFD code: Fire Dynamics Simulator (FDS), it was possible to provide additional elements in the analysis of reactive flows associated with the flame-wall interaction as a function of the confinement level. The choice of numerical models was made on the basis of a preliminary study aimed at justifying the reliability and precision of the numerical modelling in reproducing the experimental data as well as the empirical correlations obtained in the literatures.
From the analyzes in this study, it is possible to provide guidance for fire safety engineering in the field of fire risk assessment and fire protection design of buildings.