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1 S y s t è m e s f ix e s d a s p e r s io n d e a u : S im u la t io n s n u m é r iq u e s e t e x p é r im e n t a t io n à é c h e lle r é d u it e X. P o n t ic q (C ETU P ô le V E)

2 L e s é t u d e s d u C e t u s u r l a s p e r s io n Elaboration d un programme d étude en pilotage conjoint avec la DDSC Phase 1 : Définition de «scénarios types» d incendies ainsi que objectifs visés par un système d aspersion Phase 2 : Etude de cas autour du tunnel bidirectionnel Etude de faisabilité technique et économique Evaluation niveaux de sécurité atteints à partir d une modélisation simple Définition domaines mal connus et métho d investigation Phase 3 : Nouveaux outils d étude Modélisation 3D effets de l aspersion Réalisation d essais à échelle réduite Définition d un programme d essais en vraie grandeur

3 M o d é lis a t io n C F D d e l a s p e r s io n Programme de recherche en 3 étapes Etude bibliographique sur les différentes modélisations disponibles Prise en main modèles diphasiques de CFX sur l expérience de Sommerfled & Qiu Simulations avec suivi de particules Emploi d un modèle multi-fluide Reconstitution en CFD d un (ou plusieurs) essai(s) dans un tunnel à échelle réduite

4 M o d é lis a t io n s d u n é c o u le m e n t d ip h a s iq u e Euler - Lagrange Calcul de la trajectoire de chaque particule Suivi de particules représentatives Différents niveaux de couplage entre les phases Phase continue utilisant modélisations eulériennes (DNS, LES, RANS )

5 M o d é lis a t io n s d u n é c o u le m e n t d ip h a s iq u e Euler - Euler Utilisation dans le cas d un régime dense L ensemble particules peut être assimilé à un 2e fluide Moyenne en volume propriétés 2 flui Modélisation eulérienne de la phase porteuse et particules (RANS, )

6 Ex p é r ie n c e d e S o m m e r f e ld & Q iu Dispositif expérimental Cylindre en aluminium Φint=200 mm Développement d un jet annulaire d air chaud Injection de gouttes d isopropanol par une buse à cône creux

7 Ex p é r ie n c e d e S o m m e r f e ld & Q iu Mesures par anémométrie en phase Doppler (PDA) Vitesse de l écoulement Diamètre et vitesse gouttes Mesures de température Thermocouples à l intérieur du cylindre pour l écoulement ambiant Thermocouples sur la paroi extérieure du cylindre

8 Ex p é r ie n c e d e S o m m e r f e ld & Q iu

9 S im u la t io n s Eu le r -L a g r a n g e Injection gouttes Injection de type Cone pour représenter une buse à cône creux (hollow cone) Rayon du plan d injection = 3 mm Angle du cône = 32 Distribution en diamètre pour représenter la polydispersion du jet Distribution de type Rosin-Rammler Distribution log-normale Modèles physiques pour les gouttes Couplage bidirectionnel phases Prise en compte de la force de traînée et de la dispersion turbulente Corrélations Ranz-Marshall pour les transferts de chaleur et de masse (évaporation)

10 S im u la t io n s Eu le r -L a g r a n g e

11 S im u la t io n s Eu le r -Eu le r Comparer les deux approches concernant la modélisation de la phase dispersée Prise en main de CFX sur la mise en place d une simulation Euler-Euler Phase porteuse : mélange Air + vapeur C3H8O Définition de la phase dispersée sous la forme d un second fluide Nécessité de définir un fluide par classe de gouttes que l on souhaite simuler (jet polydispersé) Différents types de modèles pour les échanges de chaleur et de masse

12 B ila n s u r l e x p é r ie n c e d e S o m m e r f e ld & Q iu Simulations Euler-Lagrange Niveau d approximation correct par rapport à l expérience Facilité globale de mise en oeuvre Temps de calcul important lorsque le nombre de positions augmente Parallélisation peu optimale dans notre cas Simulations Euler-Euler Modélisation délicate d un jet polydispersé Nombreuses classes à simuler entrainant une augmentation du temps de calcul Modèle de transfert inter-classes à développer Prise en compte du transfert de masse par routine externe Bonne parallélisation globale (optimisation algorithmes)

13 R é a lis a t io n d e s s a is à é c h e lle r é d u it e Objectifs Identifier les phénomènes prédominants influant sur l efficacité de l aspersion Tester les métho de mesures et l instrumentation Fournir données expérimentales en vue du calage de modèles numériques 3D Caractéristique de la campagne Galerie du CSTB : longueur 43 m, section à l échelle 1/3 environ 30 essais prévus : type de foyer, vitesse longitudinale, activation de l aspersion 230 points de mesure : température, vitesse, opacité, gaz toxiques Durée : environ 3 mois. Début essais : septembre 2007

14 R é a lis a t io n d e s s a is à é c h e lle r é d u it e

15 R é a lis a t io n d e s s a is à é c h e lle r é d u it e

16 R é a lis a t io n d e s s a is à é c h e lle r é d u it e

17 M e r c i d e v o t r e a t t e n t io n

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