Thématiques Combustion :

Cette thématique de recherche est la sécurité en milieu industriel des systèmes métal-oxygène, (production, transport, usage  oxygène) ou des incidents rares mais potentiellement destructeurs arrivent ponctuellement. Les causes et le déroulement de ces incidents sont complexes, les origines en général inaccessibles après une combustion, et les conditions de propagation, ou pas, d’une combustion largement mal maitrisé.

Avant combustion

Après combustion

Les nombreuses études réalisées depuis des décennies ont permis la mise au point de tests normalisés, qui permettent principalement de classifier les métaux suivant leur capacité à brûler/ne pas brûler.

L’objectif des travaux réalisés dans le cadre du laboratoire commun est d’avoir une approche multi physique pour d’une part mieux comprendre les causes à l’origine d’accident (source de chaleur, transfert de chaleur dans les substrats) et de mieux comprendre les mécanismes de propagation. Le laser est utilisé comme source de chaleur et les moyens d’instrumentations utilisés pour l’étude de l’interaction laser matière sont valoriser dans ces travaux.

La finalité de de ces travaux est donc de Traduire cette compréhension en recommandations/normes directement utilisables pour la conception des systèmes opérant sous oxygène. Ces outils ayant pour but d’optimiser le design des zones critiques afin de minimiser les risques de pertes de confinement.

Les phénomènes physiques mis en jeu lors des phases de pertes de confinement et de propagation, résumé dans la figure 2, mettent en évidence les phénomènes multiphysiques ainsi que leur couplage.

Trois thèmes ont été identifié :

Thermique: La sollicitation thermique est dans nos études ‘simulée’ par un dépôt d’énergie laser. Une étude plus spécifique sur la combustion d’amas de poudres permet la confirmation d’une équivalence entre un dépôt d’énergie réel et le dépôt d’énergie réalisé par laser.

Ce transfert de chaleur dans le substrat est le ‘moteur’ de la combustion. Il va affecter et être affecter par les phénomènes physiques mis en œuvre dans les thèmes :

Chimique: qui concerne la consommation d’oxygène par les matériaux, c’est cette oxydation rapide qui va constituer l’apport d’énergie nécessaire à la propagation d’une combustion. Si l’apport d’énergie de cette combustion est supérieur aux pertes thermiques du système, alors il y aura propagation de la combustion. A contrario, si les pertes sont supérieures, il y aura à terme extinction de la combustion.

Mécanique: Cet apport de chaleur dans le matériau constitutif des composants d’une installation va affecter les propriétés mécaniques de celui-ci. Suivant les conditions de pression et de durée d’application de la sollicitation thermique, on peut aboutir à un effondrement des propriétés mécanique de l’enceinte, conduisant à une ruine locale, sous forme d’ouverture d’une brèche. Le flux de gaz généré lors de l’écoulement hors de l’enceinte peut provoquer une propagation.