Assas Recherche | Simulation numérique de l'atténuation de l'explosion d'hydrogène par pulvérisation d'eau

Simulation numérique de l'atténuation de l'explosion d'hydrogène par pulvérisation d'eau (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Siddappa Chethan

Siddappa, Chethan

Nom

Siddappa

Prénom

Chethan

Nationalité

Date de soutenance : 26-02-2025

Directeur(s) de thèse : Hadjadj Abdellah

Hadjadj, Abdellah

Nom

Hadjadj

Prénom

Abdellah

- Safdari shadloo Hugo

Safdari shadloo, Hugo

Nom

Safdari shadloo

Prénom

Hugo

Etablissement de soutenance : Normandie

Normandie

Nom

Normandie

Laboratoire : Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....)

Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....)

Nom

Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....)

Ecole doctorale : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)

École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)

Nom

École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)

Informations générales

Discipline : Mécanique des fluides, énergétique, thermique, combustion, acoustique
Classification : Physique, Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Atténuation des explosions, Ecoulements multiphasiques, Particules/gouttelettes polydispersées, Interaction onde de choc-spray, Évaporation des gouttelettes, Transfert thermique
Mots-clés :

Ondes de choc
Hydrogène
Simulation numérique directe
Atomisation
Évaporation
Transfert de chaleur

Résumé : Les ondes de choc à haute pression sont cruciales dans de nombreux processus industriels et environnementaux impliquant l'énergie hydrogène. Les explosions d'hydrogène posent des risques importants pour les structures et la sécurité humaine, faisant des systèmes de pulvérisation d'eau une solution essentielle, notamment pour le confinement des réacteurs nucléaires. Ce manuscrit étudie les interactions entre les ondes de choc et les sprays d'eau pour atténuer les explosions d'hydrogène à l'aide de modélisations multiphasiques avancées. Les premières simulations numériques dans des configurations unidimensionnelles et bidimensionnelles se concentrent sur le transfert de quantité de mouvement, en analysant les forces de traînée exercées sur des particules polydispersées dans des mélanges d'air et d'air-hydrogène. Un modèle théorique d'ordre réduit a été développé pour étudier la topologie de dispersion, validé par des simulations numériques directes. Les résultats montrent que les nuages de particules polydispersées améliorent significativement l'atténuation des ondes de choc par rapport aux configurations monodispersées, avec des diamètres plus petits et une plus grande déviation standard ? produisant des effets plus marqués. Des fractions volumiques de particules plus élevées ?v,? amplifient davantage l'atténuation. Un nombre de Mach incident critique (M? < 2,8) a été identifié, où l'onde de choc transmise passe de l'état supersonique à subsonique. En développant l'investigation initiale du transfert de quantité de mouvement lors des interactions entre les ondes de choc et les gouttelettes, la phase suivante de l'étude introduit des mécanismes de transfert de chaleur et d'évaporation pour analyser de manière exhaustive l'atténuation des ondes de choc multiphasiques. Les résultats révèlent que l'intégration du transfert de chaleur et de l'évaporation améliore considérablement l'atténuation des ondes de choc, avec des petites gouttelettes dans des configurations hautement polydispersées et denses favorisant une évaporation plus rapide grâce à leur surface cumulative plus grande, conduisant à une dissipation efficace de l'énergie et à une atténuation améliorée. L'analyse montre une relation linéaire entre le nombre de Mach de choc transmis à saturation (M??)??? et le nombre de Mach incident M?. Une corrélation empirique a été développée pour prédire (M??)??? en fonction du nombre de Mach incident Ms et du diamètre des gouttelettes. Ce travail offre une analyse approfondie des interactions multiphasiques dans les environnements chargés de gouttelettes et souligne l'efficacité des sprays d'eau comme stratégie pour réduire les risques d'explosion d'hydrogène dans les contextes industriels et nucléaires.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2025NORMIR03
Type de ressource : Thèse

Fiche descriptive