Ecole Doctorale

SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique

Spécialité

« Sciences pour l'ingénieur » : spécialité « Mécanique et Physique des Fluides »

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Métrolgie,essai,incendie,

Keywords

Metrology,test,fire,

Titre de thèse

Contribution au développement d'un moyen de mesure simultanée vitesse et température adapté aux essais incendie in situ

Date

Friday 25 May 2018 à 11:00

Adresse

UNIMECA, 60 Rue Frédéric Joliot Curie, 13013 Marseille Salle Thetys

Jury

Directeur de these M. Olivier VAUQUELIN Aix-Marseille Université / IUSTI
Rapporteur Mme Dany ESCUDIE CETHIL UMR 5008
Rapporteur M. Paul-Antoine SANTONI UMR CNRS 6134 SPE, Université de Corse
Examinateur Mme Béatrice PATTE-ROULAND CNRS UMR 6614 - CORIA, Université de Rouen
Examinateur M. Hugues PRETREL IRSN/PSN-RES/SA2I, Laboratoire d'Expériemntation des feux
Examinateur Mme Anne THIRY-MULLER Laboratoire Ceentral de la Préfecture de Police
Examinateur M. Daniel JOYEUX Président de Efectis Holding SAS
Examinateur M. Eric CASALE Directeur technique de FluidAlp

Résumé de la thèse

Dans un contexte de sureté des constructions, prédire la propagation des fumées d’incendie est un enjeu très important. Les essais incendie in situ permettent de constater l’efficacité des systèmes d’évacuation et de désenfumages mettant alors en lumière d’éventuels dysfonctionnements. En ce sens, la mesure de vitesse dans des écoulements de fumées issues d’incendie représente un intérêt notable. Les mesures lors d’essais feux nécessitent une métrologie fiable et robuste pour résister à la fois aux conditions hostiles de mesures (températures élevées et présence de suies) et aux conditions imposées par le déploiement sur le terrain, assez précise pour des mesures dans des écoulements de fumées compris entre 0 et 10 m/s et allant jusqu’à 100 °C, et enfin peu onéreuse pour disposer de plusieurs points de mesures. Actuellement il existe des moyens métrologiques robustes mais intrusifs ou non adapté aux mesures dans des écoulements à températures élevées ou bien fins mais onéreux et dont la mise en place complexe ne permet pas une utilisation sur le terrain, ou les phénomènes sont non contrôlés. Les années 70 et l’importante avancée des outils de traitement du signal ont vu, entre autres, l’émergence d’une technique de mesure de vitesse appelée CCV. Cette approche, dans notre cas, consiste à obtenir une vitesse d’un écoulement fluide par inter corrélation des signaux issus de deux thermocouples introduits dans l’écoulement anisotherme et distant d’une longueur ε. Le principe de cette approche repose sur l’hypothèse de Taylor qui stipule que les structures d’un écoulement se conservent sur de courte distance. L’idée est alors de retrouver une information décrite par le passage d’une structure turbulente du premier capteur, sur le second. Le décalage temporel entre ces deux motifs permet alors d’obtenir la vitesse du fluide au point de mesure. Nous avons pour objectif de caractériser et d’adapter l’utilisation de cette technique à des situations d’essais incendie in situ. Les thermocouples utilisés ont l’avantage d’être peu intrusifs, peu onéreux et ne nécessite aucun étalonnage ni calibration. Une étude expérimentale à petite échelle a permis, par confrontation avec d'autres moyens de mesures conventionnels dans différentes configurations, de caractériser la robustesse de cette mesure ainsi que d’en définir les limites et les conditions d’utilisation optimales. Une campagne d’essais incendie in situ a ensuite permis d’évaluer la qualité de cette technique et de mettre en lumière les difficultés à l’adapter à des situations réelles.

Thesis resume

Fire smoke spread prediction is a main issue in building fire safety studies. Safety devices can be tested thanks to in situ experiments, highlighting potential dysfonction. The smoke spread velocity is then a significant measurement. Hostile environment induced by fire attack sensors and can quickly damaged them. Hence, we need reliable, high temperature proof and cheap probe. The current fluid mechanics measurement techniques are not appropriate to real scale test with uncontroled conditions. Improvement in signal processing permit developpement of CCV technique (Cross correlation velocimetry). This apporach is based on frozen eddies Taylor hypothesis. For our concerne, the cross correlation calculated from the signal of two ε-distant thermocouples introduced in turbulent flow. The aim of the signal processing is to find temperature information from one thermocouple to the other one. Then, the delay obtained by cross correlation gives the velocity of the flow. Our objetcives is to adapt this laboratory technique to in situ measurements. Thermocouples are non intrusives, cheap and calibration-less responding to our need. At first, operating optimal conditions and limits are defined comparing laboratory-scale CCV measurements with classical techniques. Then, the quality of this technique is assessed in real conditions which highlight the main adaptability difficulties.