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Modélisation de l’interaction flamme/particules d’inhibiteur

 Stage |  Mécanique des fluides numérique |  Combustion, Simulations informatiques de dynamique des fluides

Niveau requis : Master ou école d'ingénieur
Date de début : 1 mars 2023
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 15 janvier 2023
Rémunération : 650 euros/mois

Contexte

Jusque dans les années 1970, les processus de sécurité industrielle faisaient largement appel aux gaz chlorofluorocarbonés comme agents d’extinction face aux incendies dans les applications terrestres, maritimes et aériens. Depuis lors, la menace que représentent ces gaz pour l’ozone a été démontrée et leur production a été interdite. Suite à cette interdiction, des recherches intensives ont été menées pour trouver des substituts efficaces aux halons. Les composés de métaux alcalins, tels que (IHCO3)s et(I2CO3)s avec I = {K, Na}, ont fait l’objet d’une attention considérable en raison de leur grande efficacité, ce qui a conduit à leur large utilisation commerciale en tant qu’agents chimiques de suppression de l’incendie. Récemment, leur aptitude à atténuer les explosions de gaz a également été démontrée.

L’efficacité de ces poudres inhibitrices dépend fortement de la capacité des particules de métal alcalin à se décomposer à l’intérieur du front de flamme. Bien que le mécanisme global de décomposition thermique soit bien documenté dans la littérature, on connaît peu les paramètres contrôlant les échelles de temps/longueur associées à la décomposition thermique et à ses étapes intermédiaires. Les objectifs de ce stage sont doubles : (1) améliorer la modélisation et la compréhension actuelles de cette étape de décomposition thermique, en se basant sur les recherches récentes [1,2,3] sur le problème de l’interaction flamme/inhibiteur au CERFACS et sur les données expérimentales disponibles dans la littérature ; (2) évaluer l’efficacité de ces inhibiteurs sur des mélanges hautement réactifs comme H2/air.

Programme de stage:

Le stage se déroulera selon les étapes suivantes :

  • Revue de la littérature sur les données expérimentales concernant la décomposition des particules inhibitrices ;
  • Développement d’un modèle de décomposition thermique pour les inhibiteurs dans CANTERA (code de chimie open-source: cantera.org) et AVBP (code CFD développé au CERFACS: https://www.cerfacs.fr/avbp7x/);
  • Validation du modèle sur des cas d’interaction flamme/inhibiteur dans des configurations canoniques ;
  • Cas test de démonstration : déflagration dans un canal obstrué/lisse avec présence d’inhibiteurs.

Références:

  • [1] O. Dounia, O. Vermorel, T. Poinsot, Theoretical analysis and simulation of methane/air flame inhibition by sodium bicarbonate particles, Combust and Flame 193 (2018);
  • [2] O. Dounia, O. Vermorel, T. Jaravel, T. Poinsot, Time scale analysis of the homogeneous flame inhibition by alkali metals, Proceedings of the Combustion Institute 38 (2021);
  • [3] O. Dounia, O. Vermorel, T. Jaravel, On the controlling parameters of the thermal decomposition of inhibiting particles: A theoretical and numerical study, Combust and Flame 240 (2022).

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