Modelisation de l'explosion de vapeur en geometrie stratifiee

par STEPHANE PICCHI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Emil Hopfinger.

Soutenue en 1999

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Lorsqu'un liquide chaud est mis en contact avec un liquide volatil plus froid, on peut dans certaines conditions obtenir une vaporisation explosive, dite explosion de vapeur, dont les consequences peuvent etre importantes sur les structures avoisinantes. Cette explosion necessite le melange intime et la fragmentation fine des deux liquides. En geometrie stratifiee, ces deux liquides sont initialement superposes et separes par un film de vapeur. Un declenchement de l'explosion peut entrainer une propagation de celle-ci le long du film. Une etude des resultats experimentaux disponibles et des modeles existants a permis de retenir les points principaux suivants : - la propagation de l'explosion est due a la propagation de l'onde de pression le long du film ; - le melange est du au developpement d'instabilites de kelvin-helmholtz induit par le cisaillement de vitesse entre les deux liquides derriere l'onde de pression. C'est la presence de la vapeur dans le liquide volatil qui permet d'expliquer les vitesses de propagation experimentales et le cisaillement de vitesse au passage de l'onde de pression. Un premier modele a ete propose par brayer en 1994 pour decrire la fragmentation et le melange des deux corps en presence. Contrairement aux resultats experimentaux, les calculs de l'auteur ne presentent pas un auto-entretien de l'explosion. Nous avons donc construit un nouveau modele de melange et de fragmentation base sur le phenomene d'atomisation qui se developpe au passage de l'onde de pression. Nous avons aussi tenu compte de l'aspect transitoire du transfert de chaleur entre les gouttes de combustible et le liquide volatil, ce qui nous a conduit a elaborer un modele de transfert de chaleur transitoire. Ces deux modeles ont ete introduits dans un logiciel eulerien de calcul thermohydraulique, tridimensionnel, multiconstituants, mc3d. Les resultats de calcul montrent un accord tant qualitatif que quantitatif avec les resultats experimentaux et confirment les options de base de la modelisation


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Informations

  • Détails : 304 p.
  • Annexes : 120 ref.

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