Analyse de l'impact de la flamme sur la combustion du bois : effet du changement d'échelle, de l'orientation et de la ventilation

Mots clés

Combustion du bois, Feu, Changement d'échelle, Transfert de chaleur

Détail de l'offre

L'utilisation du bois dans la construction de bâtiments est croissante. Le bois possède en effet de bonnes propriétés mécaniques et thermique, une empreinte carbone particulièrement faible et est de mise en œuvre relativement aisée. Le principal frein à son développement vient de sa nature combustible. La modélisation est une voie pour faciliter le dimensionnement des ouvrages réalisés avec ce matériau. Le comportement au feu du bois est complexe à modéliser en raison du couplage de nombreux phénomènes : transport de chaleur et de masse (séchage, gaz de pyrolyse) au sein du milieu, pyrolyse du bois, combustion solide du charbon, combustion gazeuse des gaz de pyrolyse (flamme). La combustion du bois nécessite l'apport de chaleur qui peut provenir d'une source de chaleur externe et/ou de la combustion bois lui-même (une fois cette combustion initiée). Expérimentalement et numériquement, une grande partie des études considèrent un flux de chaleur imposé de façon externe. C'est en particulier le cas des essais réalisés au cône calorimètre. A cette échelle le flux de chaleur apporté par la flamme est en effet relativement négligeable. A plus grande échelle, le flux propre de la flamme devient plus important et doit être pris en compte. Cet effet dépend de l'échelle considérée, mais aussi de l'orientation de la surface en feu (horizontale ou verticale). L'interaction entre panneaux dans le cas d'un feu confiné a également un rôle crucial. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier la contre-réaction de la flamme sur la combustion de panneaux de bois dans des configurations variées (taille et orientation des panneaux, interaction entre panneaux en feu). Lorsqu'un panneau combustible brûle, les caractéristiques de la flamme et la pyrolyse du matériau sont fortement couplées : les dimensions de la flamme dépendent du débit de pyrolyse, et le débit de pyrolyse dépend des dimensions de la flamme. L'utilisation de panneaux diffusant poreux inertes permettra le découplage de ces deux phénomènes. Cette étude nécessitera la mise en place d'une métrologie adaptée pour mesurer les flux (radiatifs et convectifs) générés par la flamme. Le travail relatif à cette thèse est principalement de nature expérimentale, mais une composante numérique est également présente, via l'utilisation de codes modélisant le transfert de chaleur et la pyrolyse du bois développés dans l'équipe d'accueil dans le cadre de la thèse de Hassan Flity. Cette thèse est proposée dans le cadre d'un partenariat pérenne entre le CSTB et le LEMTA (Université de Lorraine).