Contributions expérimentales sur l'écoulement au passage d'une ouverture horizontale en convection naturelle : application au désenfumage naturel des bâtiments
Auteur / Autrice : | Patricio Raul Becerra Barrios |
Direction : | Olivier Vauquelin, Samuel Vaux |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides |
Date : | Soutenance le 12/07/2019 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI) (Marseille) - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) (Fontenay-aux-Roses ; 2002-....) - Laboratoire d'étude de l'incendie en milieu confiné (ETIC) |
Jury : | Président / Présidente : Lounès Tadrist |
Examinateurs / Examinatrices : Xavier Silvani, Hugues Prétrel, Alexis Coppalle | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Anthony Collin, Amina Meslem |
Mots clés
Résumé
Ce travail de recherche porte sur l’étude de l'écoulement d'échange naturel à travers un évent horizontal situé au plafond d'une enceinte munie d'une ouverture verticale en partie basse. Cet échange est contrôlé à la fois par les effets de flottabilité, dus à une différence de température entre le fluide contenu dans le compartiment et l’extérieur, et par le taux de confinement du compartiment, exprimé par le rapport entre la section d'admission d'air en partie basse aB et celle de l’évent aT. L'écoulement à travers l’évent présente deux régimes caractéristiques, monodirectionnel et bidirectionnel, suivant le rapport des sections des ouvertures. Une étude expérimentale à échelle réduite est conduite en se focalisant sur la problématique du remplissage et de la vidange simultanés d’un local ventilé naturellement avec une source de flottabilité. L’objectif est de caractériser la transition et de faire le lien entre ces deux régimes. D'abord, la zone de transition est déterminée à partir de l’analyse de signaux de température recueillis au sein de l’évent couplée à des observations par nappe laser. Les résultats en régime thermique établi délimitent la zone de transition dans une plage(aB / aT) crit ∈ [0.09, 0.18]. Ensuite, les écoulements au niveau de l’évent sont caractérisés grâce à la technique de vélocimétrie par imagerie de particules stéréoscopique (SPIV, par ses sigles en anglais) sur une large plage du rapport des sections des ouvertures. Sur la base des débits mesurés par SPIV, une modélisation du débit est proposée afin de faire le raccordement entre un régime bidirectionnel pour une condition de confinement (aB / aT = 0) et un régime monodirectionnel