Expérimentations et approche numérique de la transition combustion-déflagration-détonation dans les milieux pulvérulents initiée par un impact à faible vitesse

Experiments and numerical approach of deflagration to detonation transition in granular media initiated by a low velocity impact

• Auteur / Autrice : Sébastien Bodard
• Direction : Eric Daniel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 02/10/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Richard Saurel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Lafontaine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ashwin Chinnayya, Isabelle Sochet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Combustion, Théorie de la

Poudres

Compactage

Mots clés libres

Compaction

Poudre

Expérimentations

Modélisation

TCoDD

Friction grain/paroi

Compaction

Powder

Experimentations

Modelling

Ddt

Grain/wall friction

Résumé

La présente thèse se concentre tout d'abord à mettre en place des expérimentations de compaction dynamique de poudres.Un montage expérimentale est conçu, testé puis validé. Le but de ce dernier est de générer des ondes de compaction unidimensionnelles et de pouvoir observer le milieu granulaire à l'échelle des grains. Deux types de poudres sont considérés : une poudre de polypropylène et une poudre d'explosif (RDX).Pour cela, des caméras ultra-rapides (50 000 images/s) sont utilisée pour enregistrer les essais. Une technique de corrélation d'image est utilisée pour remonter aux champs de déplacement et de vitesse des grains.Un modèle de compaction multiphasique est implémenté. Les phénomènes de friction grain/paroi sont ajoutés au modèle suite aux observation expérimentale. Une partie du travail a été consacré à l'amélioration de l'équation d'état granulaire et à sa détermination expérimentale.Les résultats numériques sont en bon accord avec les expérimentations, tant que le montage expérimental ne se déforme pas sous l'effet de la pression des grains.De premières expérimentations avec les poudres d'explosifs ont été réalisées. Le montage expérimental nécessite encore certaines améliorations mais il a prouvé son utilité dans l'étude de la transition combustion-déflagration-détonation.

The first part of the present PhD focuses on the conception and the validation of an experimental set up. The aim of the experiments is to generate one-dimensional compaction waves and to observe the media at the grains scale. Two type of powder are used : polypropylene powder and an explosive powder (RDX).The experimental apparatus uses ultra-fast cameras (50 000 images/s) to record the tests. Image correlation is used to compute the displacement and velocity fields.A multiphasic compaction model is then coded. Grain/wall friction is added as the experimental work underlined its importance. Additional work has been provided concerning the granular equation of state and its experimental determination.Numerical results are in good agreement with the experimenations, as long as the experimental set up is not deformed because of the grains' pressure.A few experiments have been done with explosive powders. The experimental set up still needs some improvement but it proved its usefullness for deflagration to detonation studies.