Modélisation du risque incendie dans des structures multi-compartimentées

Fire risk modeling in multi-compartment structures

• Auteur / Autrice : Nina Dizet
• Direction : Bernard Porterie, Yannick Pizzo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Energétique
• Date : Soutenance le 21/10/2021
• 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)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Rogaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Guillaume, Elizabeth Blanchard, Richard Saurel, Pierrick Mindykowski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Boulet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation des données (informatique)

Simulation, Méthodes de

Modèles mathématiques

Analyse multiéchelle

Évaluation du risque

Incendies

Combustion

Mots clés libres

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Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de projets de recherche collaboratifs dédiés à l'évaluation du risque incendie dans des structures comportant un grand nombre de locaux. Les spécificités de ces grandes structures peuvent être communes aux domaines civil et militaire (transmission du feu par les parois, la combustion sous oxygénée et/ou multi-combustible, le transport de fumées, …), ou propre à un domaine (propagation du feu par les façades d'un immeuble). Pour répondre à cette problématique duale, une approche hydride multi-échelle a été proposée combinant un modèle de feu à l'échelle d'un compartiment et un modèle de réseau probabiliste pour simuler en temps réel la propagation du feu et des fumées dans toute la structure. Selon le scénario considéré, le développement du feu dans un compartiment est simulé par un modèle à zones original ou par le modèle CFD SAFIR 3D. Une version 1D de SAFIR a été spécifiquement développée pour simuler la transmission du feu par une gaine de ventilation. Des expérimentations spécifiques dans le dispositif DIAMAN, représentatif d’une soute à munitions de navire militaire, ont été conduites et ont permis de valider les modèles utilisés. A ce stade de développement du modèle de réseau, le transport des fumées est calculé par un simple modèle de remplissage dont les limites ont été identifiées. La modélisation hybride proposée a conduit à la réalisation de démonstrateurs civil et militaire. Appliquée à un immeuble de bureaux, à une corvette et à un navire roulier, elle a permis d’obtenir la cartographie du sinistre en temps réel et une prévision opérationnelle du risque, ainsi qu’une évaluation des zones sensibles et vulnérables

This thesis is part of collaborative research projects dedicated to the assessment of fire risk in structures with a large number of rooms (e.g., ships, high-rise buildings, warehouses). The specificities of these large structures can be common to both civil and military domains, such as fire transmission through walls, under-oxygenated and/or multi-fuel combustion, smoke transport, ...., or specific to a domain such as fire propagation through the facades of a building. To address this dual problematic, a multi-scale hydrid approach has been proposed combining a compartment-scale fire model and a probabilistic network model to simulate in real time the propagation of fire and smoke throughout the structure. Depending on the scenario considered, the fire development in a compartment is simulated either by an original zone model or by a CFD model, the SAFIR 3D code. A 1D version of the SAFIR code has been specifically developed to simulate the transmission of fire through a ventilation duct. Specific experiments in the DIAMAN device, representative of an ammunition storage room onboard a warship, were conducted and allowed to validate the models used. At this stage of development of the network model, the smoke transport is calculated by a simple filling model whose limits have been identified. The proposed hybrid modelling has led to the realization of demonstrators in the civil and military domains. Applied to a multi-story office building, a generic corvette, and a ro-ro ship, it has provided real-time disaster mapping and operational risk prediction, as well as an assessment of the sensitive and vulnerable areas to be defended