Offre de thèse
Etude numérique et expérimentale de la protection de surfaces par aspersion
Date limite de candidature
07-12-2025
Date de début de contrat
01-01-2026
Directeur de thèse
PARENT Gilles
Encadrement
Les deux directeurs de thèse effectuent leur recherche au laboratoire. Leur présence au laboratoire est régulière, permettant des échanges informels simples, aussi souvent que souhaité. Des points d'avancement sur les tâches en cours seront faits de manière hebdomadaire et des réunions trimestrielles permettront de faire le point sur les prochaines étapes et actions, et éventuellement ajuster les objectifs ou la manière de les atteindre. ****************************************************************************** Both thesis supervisors conduct their research at the laboratory. They are regularly present at the laboratory, allowing for informal discussions as often as desired. Weekly progress reports on ongoing tasks will be provided, and quarterly meetings will be held to review the next steps and actions, and possibly adjust the objectives or the means of achieving them.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Groupe Energie et Transfertscontexte
Dans de nombreuses régions du monde, de plus en plus de bâtiments résidentiels ou non résidentiels sont construits à proximité des forêts, ce qui augmente le risque qu'ils s'embrasent en cas d'incendie. L'interface habitat-forêt (WUI) ne cesse de s'étendre avec l'avancée des zones habitées vers les espaces boisés, tandis que le changement climatique accentue encore le danger en rendant les conditions plus chaudes, plus sèches et plus venteuses. Par exemple, au début de l'année 2025, les incendies dans la région de Los Angeles ont détruit plus de 10 000 habitations et plus de 16 000 structures, et les chercheurs ont montré que le réchauffement climatique avait rendu ces conditions extrêmes environ 35 % plus probables. Face à des feux de plus en plus fréquents et intenses, des mesures préventives s'imposent. L'une des stratégies possibles consiste à asperger à l'avance les façades et les toitures des bâtiments, afin de refroidir les surfaces, de réduire le risque d'inflammation par les braises ou le rayonnement thermique, et ainsi de mieux protéger les constructions contre l'avancée des flammes. *********************************************** In many parts of the world, more and more residential and non-residential buildings are located near forests, which increases the risk of these structures catching fire during wildfires. The wildland-urban interface (WUI) keeps growing as housing developments spread into forested areas, while climate change makes the danger even higher by creating hotter, drier, and windier conditions. For example, in early 2025, wildfires in the Los Angeles area destroyed over 10,000 homes and more than 16,000 structures, and researchers showed that climate warming made the extreme weather behind these fires about 35 % more likely. As such fires become more frequent and severe, preventive measures are urgently needed. One promising strategy is the preemptive spraying (aspersion) of building façades and roofs with water, to cool surfaces, reduce the likelihood of ignition by embers or radiant heat, and thereby help protect structures against approaching flames.spécialité
Énergie et Mécaniquelaboratoire
LEMTA – Laboratoire Energies & Mécanique Théorique et Appliquée
Mots clés
Aspersion, Dynamique des fluides, Transferts de chaleur, Ingénierie de la sécurité Incendie
Détail de l'offre
Cette thèse s'intéresse à la protection de surfaces par aspersion d'eau dans le cadre de la lutte contre les incendies. L'aspersion, en générant un brouillard de gouttelettes, constitue un moyen efficace pour limiter la propagation du feu, protéger les structures et prévenir la transition des incendies de végétation vers l'habitat.
Le projet s'inscrit dans le programme ANR PAF, qui réunit des laboratoires de recherche et des partenaires industriels. L'objectif est d'évaluer et d'améliorer le code de calcul Fire Dynamics Simulator (FDS) afin de mieux représenter les phénomènes physiques associés aux sprays : atténuation du rayonnement thermique, évaporation, refroidissement des surfaces et interaction avec les écoulements.
Si les mécanismes d'action de l'eau sont globalement identifiés (refroidissement, inertage, atténuation radiative, effets aérodynamiques), leur modélisation reste perfectible, notamment pour l'évaporation, la traînée et les échanges entre gouttes et parois. Cette thèse vise donc à renforcer la compréhension de ces phénomènes et à fiabiliser leur intégration dans les outils de simulation.
Ce travail, à la croisée de la mécanique des fluides, du transfert thermique et de l'ingénierie de la sécurité incendie, a une double portée : améliorer la connaissance fondamentale des interactions sprays-feu et fournir des outils de modélisation fiables pour optimiser les systèmes de protection par aspersion dans des contextes réels.
Keywords
Water spraying, Fluid dynamics, Heat transfer, Fire Safety Sciences
Subject details
This PhD thesis focuses on the protection of surfaces through water spray in the context of fire safety. Water sprays, by generating fine droplets, are an effective means to limit fire propagation, protect structures, and prevent the spread of wildfires into inhabited areas. The work is part of the ANR PAF project, which brings together academic laboratories and industrial partners. Its main objective is to assess and improve the Fire Dynamics Simulator (FDS) in order to better represent the physical phenomena associated with sprays: attenuation of thermal radiation, evaporation, surface cooling, and interactions with fluid flows. Although the main mechanisms of water action are well identified (cooling, inerting, radiative attenuation, aerodynamic effects), their modeling remains incomplete, particularly for evaporation, drag, and droplet–wall interactions. This research therefore aims to deepen the understanding of these phenomena and to ensure their reliable integration into simulation tools. At the intersection of fluid mechanics, heat transfer, and fire safety engineering, this thesis has a dual scope: to advance the fundamental knowledge of spray–fire interactions and to provide reliable modeling tools for optimizing spray-based protection systems in real applications.
Profil du candidat
Ecole d'ingénieur ou master en thermique / Energie / mécanique des fluides. De solides compétences en méthodes numériques, de sérieuses connaissances en thermique, mécanique des fluides, simulation numérique en mécanique des fluides (CFD) seront appréciées. Des connaissances et/ou une expérience préalable en ingénierie de la sécurité incendie (ISI) et des logiciels de calcul Fire Dynamic Simulator (FDS) ou FireFoam / openFOAM seront un plus.
Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master/d'ingénieur français ou étranger, …) justifiant d'un parcours remarquable.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• des lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses :
M. Gilles Parent : gilles.parent@univ-lorraine.fr
M. Rabah Mehaddi : rabah.mehaddi@univ-lorraine.fr
Candidate profile
Engineering school or master's degree in thermal engineering/energy/fluid mechanics. Strong skills in numerical methods, solid knowledge of thermal engineering, fluid mechanics, and computational fluid dynamics (CFD) simulation would be appreciated. Knowledge and/or previous experience in fire safety engineering (ISI) and Fire Dynamic Simulator (FDS) or FireFoam/openFOAM calculation software would be a plus.
All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email :
Mr Gilles Parent : gilles.parent@univ-lorraine.fr
Mr Rabah Mehaddi : rabah.mehaddi@univ-lorraine.fr
Référence biblio
[1] P. Boulet et al. Heat transfer through a water spray curtain under the effect of a strong radiative source. Fire Safety Journal. Vol. 41, Issue 1, February 2006, Pages 15-30
[2] Y. Liu et al., Numerical analysis of a water mist spray: The importance of various numerical and physical parameters, including the drag force. Fire Safety Journal, Vol. 127 (2022), 103515
[3] A. Jenft et al. Experimental and numerical study of pool fire suppression using water mist. Fire Safety Journal. Vol. 67, July 2014, Pages 1-12
[4] G. Parent et al. Radiative shielding effect due to different water sprays used in a real scale application. International Journal of Thermal Sciences. Vol. 105, July 2016, Pages 174-181
[5] Y. Pérez-Ramirez et al., Numerical characterization of structures heat exposure at WUI, IX International Conference on Forest Fire Research (Coimbra, Portugal 11-18 Nov, 2022
[6] G. Heskestad (2002). Scaling the interaction of water sprays and flames. Fire safety journal, 37(6), 535-548.
[7] H. Z. Yu (2012). Froude-modeling-based general scaling relationships for fire suppression by water sprays. Fire safety journal, 47, 1-7