Propagation d'une onde de choc en présence d'une barrière de protection

Abstract

This thesis is a part of the ANR BARPPRO project. This research program studies this influence of the protection barrier during an explosion detonation. The goal of this project is to establish fast-computation methods of area classification effects to help the industrial to design the protection barrier on the SEVESO sites. One from abacus, for configurations in 2D geometry on specified parameters used, with an accuracy of +/- 5%. The other from a fast-running method based on broken lines for configurations in 2D and 3D geometries, but the accuracy is +/- 30%. This study includes three approaches: experimental, numerical simulation and analytical approaches. The experimental part studies several geometries of the protection barrier for a gaseous explosion (stoichiometric propane-oxygen mixture) at small scales. The experimental configurations used to validate the numerical simulation tool constituted of the HERA software and the TERA 100 supercomputer. The overpressure charts were able to generate from the numerical results (3125 configurations of the barrier for a TNT charge). The analysis of these results allows to establish different recommendations in the design of the protection barrier. The study of the different physical phenomena present has also helped to set up a fast-running method based on the geometrical, empirical and analytical relations. All these tools will enable an engineer to analyze and estimate the evolution of overpressure around the barrier as a function of the site’s dimensions.Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans le cadre du projet ANR BARPPRO. Ce programme de recherche vise à étudier l’influence d’une barrière de protection face à une explosion en régime de détonation. L’objectif est d’établir des méthodes de calcul rapides de classement des zones d’effets pour aider les industriels au dimensionnement des barrières de protection. L’une à partir d’abaques, valable pour des configurations en géométrie 2D, sur des plages spécifiées de paramètres importants retenus, avec une précision de +/- 5%. L’autre à partir d’une méthode d’estimation rapide basée notamment sur les chemins déployés, valable en géométrie 2D et en géométrie 3D, mais dont la précision estimée est de +/- 30%. Afin d’y parvenir, l’étude s’appuie sur trois volets : expérimental, simulation numérique et analytique. La partie expérimentale étudie plusieurs géométries de barrière de protection à petites échelles pour la détonation d’une charge gazeuse (propane-oxygène à la stoechiométrie). Les configurations expérimentées servent à la validation de l’outil de simulation numérique constitué du solveur HERA et de la plateforme de calcul TERA 100. Des abaques d’aide au dimensionnement ont pu être réalisés à partir de résultats fournis par l’outil de simulation (3125 configurations de barrière de protection, TNT). L’étude des différents phénomènes physiques présents a également permis de mettre en place une méthode d’estimation rapide basée sur des relations géométriques, analytiques et empiriques. L’analyse de ces résultats a permis d’établir quelques recommandations dans le dimensionnement d’une barrière de protection. Les abaques et le programme d’estimation rapide permettent à un ingénieur de dimensionner rapidement une barrière de protection en fonction de la configuration du terrain et de la position de la zone à protéger en aval du merlon