Phénomènes dangereux et modélisation des effets

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1 Phénomènes dangereux et modélisation des effets B. TRUCHOT Responsable de l unité Dispersion Incendie Expérimentations et Modélisations

2 Phénomènes dangereux Description et modélisation des phénomènes BLEVE Boil-Over & Boil-Over en couche mince Dispersion atmosphérique Explosion de nuage (UVCE) Incendie Feux de liquides Feux d entrepôts Feux torches

3 Choix des scénarios Choix de scénarios dimensionnants Prise en compte de situations extrêmes donnant une image de l enveloppe du risque Approche prudente au niveau du terme source Brèche parfaite Pas de dilution ou perte d énergie à l éclatement d une capacité Homogénéité des pratiques au niveau national

4 BLEVE

5 T,P Prupt t

6 Produits et types d effet Le BLEVE peut impacter Et générer Des stockages de gaz liquéfiés (Butane, Propane, Propylène mais aussi ammoniac, dioxyde de carbone, ) Des effets de pression : éclatement du réservoir Des effets thermiques : formation d une boule de feu Des projections : effets missiles pouvant impacter des cibles à plusieurs centaines de mètres de l accident

7 Modélisation des effets d un BLEVE Les effets thermiques Effets de surpression Calcul de l énergie de Brode Diagramme Multi-Energy

8 BO / BOCM

9 EAU EAU EAU EAU Boil Over classique EAU EAU EAU EAU Boil Over couche mince

10 Produits et types d effet Le Boil-Over peut impacter Des stockages de produits inflammables visqueux et multi-composants (pétrole brut) formation d une onde de chaleur Et générer Des effets thermiques : formation d une boule de feu Le Boil-Over en Couche Mince peut impacter Des stockages de produits inflammables visqueux (Diesel, Kérosène, FOD, ) pas de boil-over sur des produits peu visqueux (essence) Et générer Des effets thermiques : formation d un cylindre de feu

11 Modélisations des effets d un Boil Over Boil Over classique Formule de l IT 89 d1 = 5,86M1/3 & d2 = 8,23 M1/3 Des modèles plus complexes prenant en compte le volet cinétique pouvant être mis sous la forme Distseuil = Aseuil.MliqBseuil Boil Over couche mince Modèle physique prenant en compte les différents phénomènes

12 Dispersion atmosphérique

13 Pression Propriétés des Température substances (état physique, densité, toxicité...) Brèche (diamètre, orientation) Hliq Hauteur de rejet Débit à la brèche Vitesse à l orifice après expansion Fdhm gfjdjfgjgfjfgfjsoiùqdfh Nuage de polluant Taux de dépôt liquide (rain-out) Taux d évaporation

14 Les paramètres importants Caractéristiques du produit : propriétés physico-chimiques, toxicité, Etat physique initial du fluide Mode de rejet : instantané, continu, débit variable Conditions de pression, de température, diamètre de fuite, Durée de rejet, alimentation du rejet par l amont et l aval, possibilités d isolement,... Canalisations : Pertes de charge, pompes, compresseurs,... Lieu de fuite, hauteur de rejet Confinement, rejet impactant

15 Impact du terme source Rejet instantané Rejet continu

16 Notions de classe de vent

17 2 classes de vent représentatives Pourquoi ce choix F3/D5? F3 : atmosphère stable, vent faible représentatif du cas dimensionnant D5 : vent neutre, vitesse moyenne, cas représentatif d une configuration «moyenne» Vitesse représentative D5 F3 A B C D E F

18 Impact du vent Plus le vent est fort, plus la dilution est importante (effet de cisaillement) 3 m/s 5 m/s 10 m/s

19 Importance de la rugosité de surface Désert Cultures Ville Centre urbain

20 Les outils de modélisation 3 grandes familles d approches Les modèles Gaussiens ALOHA, ADMS, Les modèles Intégraux PHAST, ALOHA, SLAB, Les modèles 3D Les modèles Lagrangiens avec écoulement «Mass consistent» Les modèles CFD

21 UVCE

22 Vitesse de flamme Pression Température β, Coefficient d expansion

23 Derrière β, l influence de la position d inflammation Les gaz brulés sont enfermés par la flamme La flamme est accélérée par l expansion des gaz brulés Les effets de pression sont accrus Les gaz brulés peuvent être évacués à l opposé de la flamme Effet d expansion des gaz limité Effets de pression plus faible Pour mémoire, β 7/8 pour les hydrocarbures standards

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25 Effets de pression : la méthode multi-énergie P s = P P 0 s R = R ( E P ) PS P0 Ε R = Surpression (Pa) = Pression atmosphérique (Pa) = Energie d explosion (J) = Distance d effets (m)

26 Un phénomène également possible dans un bâtiment 2 cas possibles Tous les gaz inflammables sont consommés à l ouverture de la paroi la plus faible propagation des effets de pression Une partie des gaz inflammables n est pas consommée lors de l ouverture de la paroi la plus faible explosion secondaire : UVCE à l extérieur avec fort niveau de turbulence dans le nuage

27 Incendie

28 Phénoménologie Rayonnement de la flamme vers les cibles Formation de gaz de pyrolyse Rayonnement de la flamme vers le produit

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30 Produits et types d effet Un feu de nappe peut survenir Sur tous types de produits inflammables : produits pétroliers (brut, gasoil, essence, ), solvants dans l industrie chimique (éthanol, acétone, ), Et générer Des effets thermiques

31 Le cas particulier des feux d entrepôts Développement d un logiciel libre : Flumilog Campagne d essais à moyenne échelle Développement d une méthode prenant en compte les différents phénomènes physiques Validation par un essai à grande échelle Réalisation de simulations numériques 3D Reconnaissance et publication du logiciel