Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Compartiment confiné“

L’œuf se compose d’une grande diversité de nutriments et de molécules actives «programmés» pour permettre le développement autonome d’un embryon dans un milieu confiné. Ces molécules d’intérêt sont réparties de manière équilibrée entre les différents compartiments de l’œuf (coquille, blanc, jaune, membranes) qui assurent chacun une fonction bien déterminée. Outre les éléments nutritifs essentiels à l’embryogenèse, on y trouve de multiples molécules participant au développement et à la protection de l’embryon qu’elle soit physique (coquille, membranes) ou chimique (molécules antibactériennes, antivirales, antioxydantes). Pour l’homme, l’œuf constitue un aliment de haute valeur nutritionnelle mais de plus en plus, il apparaît comme riche de nombreuses molécules actives d’intérêt majeur pour différents secteurs industriels tels que l’agroalimentaire, les biotechnologies, la cosmétique ou la santé humaine et animale. Les propriétés antibactériennes des protéines du blanc d’œuf sont connues depuis longtemps, mais il émerge depuis plusieurs années des activités particulièrement prometteuses en médecine humaine telles que des propriétés anti-adhésives, immuno-modulatrices, anti-hypertensives, anti-cancéreuses, anti-inflammatoires ou cryoprotectrices. Certaines de ces activités ne sont pas portées par les protéines natives mais par des peptides dérivés, générés in vitro par protéolyse ménagée des protéines de l’œuf. Ces peptides et protéines bioactifs présentent un intérêt grandissant depuis quelques années et de nombreux efforts sont actuellement menés pour tenter de mieux caractériser leurs applications potentielles.

Le phénomène de flamme de diffusion impactant une paroi est fréquent dans les scénarios d’incendie en milieu clos. Celui-ci peut entraîner à avoir des conséquences désastreuses en termes de vie humaine et de biens matériels. En effet, lorsqu'une flamme incidente se produit dans un compartiment, elle peut augmenter le risque de propagation du feu de celui-ci vers une autre pièce à travers une explosion de fumée représentant une menace pour les personnes pié-gées. Afin d’apporter des éléments de compréhension sur le comportement de ce type de flamme, de nombreuses études ont réalisé. Celles-ci se sont intéressées sur des flammes impac-tant un plafond en milieu ouvert ou semi-confiné. Cependant il y a peu, voire aucuns travaux qui se sont penchés sur l’étude du comportement d’une flamme incidente dans un compartiment confiné sous ventilé. Dans l’objectif d’apporter des éléments de compréhension en lien avec l’effet du confinement sur la dynamique d’une flamme impactant un plafond, une étude expé-rimentale et numérique est réalisée dans le cadre de cette thèse.L’ensemble des données a été obtenu à l’aide d’un dispositif expérimental représentant un appartement d’étudiant à échelle réduite.Le banc d'essai est un compartiment représentant une maquette d’appartement à petite échelle (1 :10). La conception et dimensionnement a été réalisée sur la base des lois de simili-tudes. Les niveaux de confinement ont été définis en fonction des ouvertures de l’enceinte et du débit calorifique potentielle. A partir de ces deux paramètres, le niveau de confinement peut être associé à la richesse de l’enceinte. Pour cela, huit débits caloriques différents ainsi que cinq possibilités d’ouvertures ont été proposés. À partir des expériences réalisées avec les huit débits calorifiques et les cinq configurations d’ouvertures, l'effet de confinement sur la dynamique d’une flamme impactant un plafond a été effectué en se basant sur les paramètres physico-chimiques, tels que l'extension de la flamme, l'oscillation de la flamme, la distribution de la température et l'analyse des gaz.De plus, grâce à la modélisation numérique de la flamme impactant le plafond à l’aide du code CFD : Fire Dynamics Simulator (FDS), il a été possible d’apporter des éléments supplé-mentaires dans l’analyse des écoulements réactifs associée à l’interaction flamme paroi en fonc-tion du niveau de confinement. Le choix des modèles numériques a été effectué à partir d’une étude préliminaire visant à justifier la fiabilité et la précision du modèle numérique à reproduire les données expérimentales ainsi que des évolutions obtenues à partir de corrélations empiriques obtenues dans les littératures.A partir des analyses réalisées dans cette étude, il est possible de fournir des éléments de décisions lors de la conception et la mise en place de détecteurs d'incendie au plafond dans un compartiment et également d’aider à une meilleure estimation de la probabilité de propagation du feu lors d'un incendie de compartiment par le biais d’une explosion de fumée riche en gaz imbrûlés
The phenomenon of diffusion impinging flame is common in industrials, leading to disas-trous consequences in terms of life and property. When impinging flame occurs in a compart-ment, it may enhance the risk of fire propagation and pose a greater threat to trapped people. Lots of studies dealt with flame impinging an unconfined or confined ceiling while little work focused on the impinging flame in a confined compartment. With the objective of providing understanding related to the confinement effect on the impinging flame in a compartment, both experimental and numerical studies carried out to build up the framework of this thesis. A compartment model representing a reduced scale (1:10) student compartment was uti-lized based on the scaling law such that a test bench with suitable instrumentations for carrying out measurements was developed. Configurations of five confinement levels were constructed by the condition of windows and door in the compartment and heat release rate (HRR) was var-ied between 0.5 kW and 18.6 kW. Through series of experiments, the confinement effect on the dynamics of flame impinging a ceiling was addressed with physicochemical parameters, such as flame extension, flame oscillation, temperature distribution and gas analysis. In addition, on account of the numerical modeling of flame impinging a ceiling using the CFD code: Fire Dynamics Simulator (FDS), it was possible to provide additional elements in the analysis of reactive flows associated with the flame-wall interaction as a function of the confinement level. The choice of numerical models was made on the basis of a preliminary study aimed at justifying the reliability and precision of the numerical modelling in reproducing the experimental data as well as the empirical correlations obtained in the literatures. From the analyzes in this study, it is possible to provide guidance for fire safety engineering in the field of fire risk assessment and fire protection design of buildings

Ce travail s’adresse aux incendies localisés en espace semi-confiné, tels que les feux d'habitations. L'étude est réalisée sur une maquette de tunnel clos à l'une de ses extrémités. Cette simplification permet de localiser l'alimentation du feu en comburant et l'évacuation des produits de combustions au niveau d'un exutoire unique. Un travail préparatoire consiste à estimer la puissance de combustion en utilisant des thermocouples disposés en trois verticales et suivant l’axe longitudinal du tunnel. La première approche vise à caractériser en temps réel l'état d'un feu par la puissance qu'il libère. L'information utile est formée par l'ensemble du rayonnement IR qui s'échappe de l'exutoire que recueille une caméra de thermographie IR. Un modèle conçu sur un bilan d'énergie couplé à un modèle de zones permet à partir de ce rayonnement d'estimer la puissance de combustion. Dans le cas des foyers bien ventilés, les résultats ainsi obtenus sont confrontés à une référence établie à partir de l'enregistrement de la masse du foyer. La seconde approche considère qu'il est impossible pour des raisons d'accessibilité à la structure de placer convenablement la caméra IR. Par conséquent, seules les fumées se propageant à l'air libre sont visibles et leur rayonnement analysable. Nous proposons un modèle permettant d'estimer leurs vitesses. A un instant donné une ligne d’émission représentative du mouvement des gaz chauds est déterminée à l’aide de la caméra IR, puis en chaque point de cette courbe l’équation du principe fondamental de la dynamique est résolue. Ces opérations sont ensuite itérées sur l’ensemble des thermogrammes qui composent le film IR de manière à associer un champ de vitesse au mouvement des fumées
This work focuses on the study of localized fires in a semi-confined space, such as a fire house. The study is conducted on a model tunnel which is closed at one end. The fire is located at the closed end of the tunnel. This simple experimental set-up allows us to do a two dimensional study and at the same time makes it possible to locate at the opened end the combustive which supplies the fire and the smoke which escapes. The first part is a preparatory work. We estimate the heat release rate using thermocouple trees, giving the result using a zone model and energy balance equation. Also in the second part we characterize the heat release rate. The information used to do this is the radiations of the smoke emitted through the opened end of the tunnel. These radiations are recorded by an infrared (IR) camera. A model created on an energy balance coupled to a zone model allows the heat release rate to be estimated from these IR radiations alone. The results are compared with the heat release rate established from the recording of the mass of the fire. In the third part of this work a model is created in order to estimate the velocity of the smoke at the exit of the tunnel. Only the smoke plumes spreading outside of the tunnel are considered and their radiations are analysed. In order to carry out this analysis, a transmission line representing the movement of hot gases is determined using the IR camera. The fundamental principle of dynamics is solved at each point of this curve and these operations are iterated over all thermograms that make up the IR film. In this way, at each point in time a local velocity field can be associated with the movement of the smoke

Lors d’essais de feux d’hydrocarbures liquides dans le dispositif DIVA de l’IRSN, un phénomène oscillatoire basse-fréquence (BF), a été observé. Ce phénomène se manifeste par des fluctuations importantes de la pression dans le local, qui peuvent conduire à une perte de confinement et ainsi favoriser la propagation du feu et le rejet de polluants au-delà du local. Il s’accompagne de déplacements intermittents de la flamme hors du bac. L’étude fine de ce phénomène oscillatoire a tout d’abord consisté à concevoir une maquette à l’échelle 1:4 du dispositif DIVA dans lequel nous avons fait varier différents paramètres. L’analyse des résultats obtenus nous a permis d’identifier différents régimes de combustion, de décrire les mécanismes responsables de l’apparition des oscillations BF et de caractériser les propriétés de ces oscillations (fréquence et amplitude). L’occurrence et la persistance des oscillations BF dépendent essentiellement de l’équilibre, plus ou moins précaire, entre la quantité d’air disponible pour la combustion et le débit d’évaporation du combustible résultant des flux thermiques reçus à sa surface. Une étude numérique exploratoire utilisant le code CFD SAFIR a été ensuite conduite en utilisant le débit d’évaporation mesuré expérimentalement, puis en le calculant à l’aide d’un modèle d’évaporation. Si le code ne permet pas de décrire correctement le déplacement de la flamme hors du bac, il reproduit de façon satisfaisante le comportement oscillatoire BF du feu, en particulier sa fréquence dominante
During liquid hydrocarbon fire tests in the DIVA device of IRSN, a low-frequency (LF) oscillatory phenomenon, was observed. This phenomenon manifests itself by large variations of the average pressure in the room, which can lead to a loss of confinement and thus promote the spread of fire and the release of pollutants beyond the local. It is accompanied by intermittent displacements of the flame outside the fuel pan. The fine study of this phenomenon consisted in designing a 1:4 scale model of the DIVA device, allowing us to carry out a very large number of tests, varying some parameters. The analysis of the results obtained allowed us to identify different combustion regimes, to describe the mechanisms responsible for the appearance of the LF oscillations, and to characterize the properties of these oscillations (frequency and amplitude). The occurrence and persistence of LF oscillations essentially depend on the precarious equilibrium between the supply of fresh air and the supply of fuel vapors which results from the heat flux received at its surface. An exploratory numerical study using the CFD code SAFIR was then conducted using both the experimentally measured evaporation rate and that calculated using an evaporation model. The model does not correctly describe the displacements of the flame outside the fuel pan. However, it satisfactorily reproduces the LF oscillatory fire behavior, especially its dominant frequency

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse en co-tutelle concerne deux domaines d’étude de l'interaction fluide-structure. Le premier relevant du Génie Minier traite de l'interaction entre une grille mobile au sein d'un sluice et de l'écoulement confiné associé. Le second relevant de l'Hydrodynamique fondamentale porte sur l'interaction d'un cylindre monté sur appuis souples et un écoulement à surface libre en présence de fond. Notre travail contribue à l’étude des écoulements confinés à surface libre par une approche expérimentale. Nous avons couplé des techniques de visualisation par caméra CCD, de mesures de champs de vitesse par PIV et d'efforts hydrodynamiques pour qualifier la dynamique des objets en mouvement dans l'écoulement. Les méthodes et dispositifs expérimentaux sont alors appliqués à l'étude de l'écoulement autour de deux maquettes simplifiées d'un JIG à grille mobile puis à celui du cylindre vibrant sous l'effet de l'écoulement. L’acquisition par PIV suivi des traitements statistique multi-variables par POD nous a permis d'étudier l'évolution des zones de recirculation dans le compartiment ainsi que le champ de vitesse instationnaire. L’étude expérimentale a été complétée par une simulation numérique par ANSYS14.5 pour la maquette de JIG et par un modèle numérique d’oscillation du sillage pour le cylindre. Ces travaux nous ont permis de mettre en évidence une technique simple pour mettre en mouvement, dans un sluice, un filet attaché à un cylindre et d'étudier les effets du confinement sur un cylindre vibrant en présence de surface libre
The work realized under this co-supervised thesis concerns two study areas of fluid-structure interaction. The first concerned the Mineral Engineering and deals with the interaction between a moving grate in a sluice and the confined flow associated. The second concerns the fundamental Hydrodynamics and deals with the interaction of a cylinder mounted on flexible supports and a free surface flow in presence of plane wall. Our work contributes to the study a confined free surface flow by experimental approach. We coupled techniques of CCD camera visualization, velocity fields measurements by PIV and hydrodynamic forces to qualify the dynamics of structure motion in the flow. Experimental methods and devices are applied to the study the flow around two simplified models of a moving JIG grate and then to study a vibrating cylinder due to flow. Treatments of PIV data acquisitions by multivariable statistical POD enabled us to describe evolution of recirculation zones in the compartment and unsteady velocity field. Experimental study was completed by a numerical simulation of Jig model by using ANSYS14.5 and a numerical wake oscillator model for the case of the cylinder. This work highlighted a simple technique to give motion, in a sluice, a attached net to a cylinder and to study effects of free surface flow confinement on a vibrating cylinder