Caractérisation et modélisation des effets de surpression en champ proche et du chargement au sol du BLEVE

par Roland Eyssette

Thèse de doctorat en Sciences et Génie de l'Environnement

Sous la direction de Frédéric Heymes.

Soutenue le 16-10-2018

à Lyon en cotutelle avec Queen's University Canada , dans le cadre de Ed Sis 488 , en partenariat avec École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne) (établissement opérateur d'inscription) , Laboratoire de Génie de l'Environnement Industriel / LGEI (laboratoire) et de Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (laboratoire) .

Le président du jury était Eulàlia Planas Cuchi.

Le jury était composé de Frédéric Heymes, Eulàlia Planas Cuchi, Gaby Ciccarelli, James Reynolds, Dominik Barz, Pol Hoorelbeke, Didier Graillot, Michael Birk.

Les rapporteurs étaient Gaby Ciccarelli.


  • Résumé

    Le BLEVE (Boiling Liquid Exploding Vapor Explosion) est l’un des accidents les plus craints dans l’industrie. Bien qu’il soit étudié depuis plus de soixante ans, certains dangers et situations restent mal anticipés, tels que : quelles seraient les conséquences de la surpression d’un BLEVE dans un milieu urbain confiné ? Qu’adviendrait-il si un camion de transport de GPL venait exploser sur un pont ? Ces questions nécessitent d’étudier la physique du BLEVE au plus proche du conteneur. Ce travail explore les phénomènes physiques générant la surpression aérienne en champ proche de l’explosion, en essayant de comprendre la contribution des phases du contenu (liquide et vapeur) dans les dangers en champ proche du BLEVE. Un prototype expérimental petite échelle a été conçu dans le but de reproduire les BLEVE de cuves cylindriques de manière réaliste. Vingt-quatre BLEVEs de propane ont été effectués. Un large spectre de données a été collecté lors de ces tests : surpression aérienne dans de multiples directions autour du conteneur, variations de pression dans le conteneur avant et après rupture, chargement au sol dû à l’explosion, visualisations en imagerie rapide selon un certain nombre d’angles. Les résultats montrent une dépendance forte entre les caractéristiques de la phase vapeur et la suppression maximale générée par l’explosion. La reconstruction chronologique du phénomène confirme ce résultat. Cependant, la phase liquide joue un rôle capital dans la génération du chargement au sol, qui est un danger considérable, mais peu considéré jusque-là.

  • Titre traduit

    Characterization and modeling of near-field overpressures and ground loading effects of BLEVE


  • Résumé

    Boiling Liquid Exploding Vapor Explosion (BLEVE) is one of the most feared accident in the industry. Even though it has been studied for over 6 decades, many safety questions remain poorly answered: what happens if a BLEVE occurs in a congested urban or industrial area? What if a road tanker BLEVE happens on a bridge? These questions require to look closer to the vessel. This work focuses on understanding the physics involved in overpressure generation in the near field surrounding of the vessel, to understand the contribution of the fluid phases (liquid and vapor) in the near-field hazards of a BLEVE. For this purpose, a small scale experimental prototype was designed to reproduce realistic BLEVE failure. Twenty-four propane BLEVEs were performed. A wide range of data was recorded from these tests: blast overpressure all around the vessel, transient pressure inside the vessel, ground loading under the vessel, and high speed imaging through various angles. Results give more insight on the anisotropy of the pressure field around the cylindrical vessel. It also shows a strong dependency between vapor content and maximum overpressure from the lead shock. Moreover, the chronology of the phase change observed through transient pressure measurements show that the main contributor of the maximum overpressure is the vapor phase. The phase change is studied through pressure transient in the vessel and high speed imaging, giving a better understanding of the time scales involved with this phenomenon. Finally, ground loading measurements are analyzed to give insight on the order of magnitude involved in this hazard.


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