annise-riviere.jpg, par jfages

 

Soutenance de thèse d'Annise Rivière

doctorante à l'Institut Clément Ader
UMR CNRS 5312 site d'Albi

sur "Granulométrie d'un liquide dispersé par explosif"

Mercredi 28 février à 14h00

Amphithéâtre d'Honneur - IMT Mines Albi

 

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Composition du jury

• M. Fabrice ONOFRI : laboratoire IUSTI (Institut Universitaire des Systèmes Thermiques et Industriels) CNRS - Rapporteur
• M. Pascal LEMAITRE : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire - Rapporteur
• M. Christophe INGUIMBERT : ONERA-DPHY Physique, Instrumentation, Environnement, Espace - Examinateur
• Mme Isabelle RANC : Laboratoire Énergétique Mécanique Électromagnétisme - Université Paris Nanterre - Examinatrice
• M. Yannick LE MAOULT : Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi - IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Frédéric HEYMES : Laboratoire des Sciences des Risques - IMT Mines Alès - Co-directeur de thèse

Résumé

Dans le cadre de ses études sur la détonique et la dispersion de liquides par explosif, le CEA de Gramat cherche à caractériser de façon précise les propriétés de la dispersion de liquide dans l’air, notamment sa granulométrie et son évolution au cours du temps. L’objectif de la thèse est donc d’élaborer un moyen de mesure non intrusif permettant de quantifier la distribution granulométrique d’une dispersion de liquide avec des contraintes de temps et d’environnement fortes. Des caractérisations sont possibles pour les sprays dans des conditions bien contrôlées : régime stationnaire rencontré en laboratoire, mais pas dans des conditions très dynamiques comme celles d’une déflagration ou détonation. Des études préliminaires sur des dispersions réelles ont été faites à l’aide de caméras rapides et d’analyses d’images permettant d’identifier la taille des grosses gouttes (quelques centaines de μm), cependant la mesure de la taille des petites gouttes reste inaccessible par les méthodes vidéométriques classiques interdisant alors la connaissance de l’évolution complète au cours du temps. Pour effectuer des mesures dans ces conditions sévères de dispersion (hétérogènes, rapides, multi-échelle), aucune méthode commerciale n'est adaptée. Pour ce travail de thèse, une nouvelle méthode d'identification de la granulométrie a donc été développée, et se base sur une mesure dite "par extinction", particulièrement simple de déploiement et robuste en environnement sévère. Il s’agit d’une approche multispectrale (mesure caméra ou mesure spectrométrique) faisant appel à une méthode d’inversion régularisée au sens de Tikhonov basée sur les transmissions spectrales du spray (modèle de Mie) et qui permet de « reconstruire » la granulométrie du spray a posteriori à l’aide de la loi de Beer-Lambert. Du fait de la complexité des phénomènes liée à l’usage d’explosif pour la dispersion, la méthode développée au cours de cette thèse a été testée sur des phénomènes de dispersion de liquide reproduite à petite échelle en laboratoire. Une approche générale a été développée en exploitant l’information spectrale issue de mesures « hautes résolutions », faites sur des configurations de laboratoire, notamment à partir de sprays d’eau contrôlés et confinés dans une enceinte placée dans un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier. Cependant, cet appareillage étant peu adapté aux conditions terrain, nous avons dégradé la méthode de mesure par l’utilisation de caméra permettant des mesures à « faible résolution ». Ainsi, l’utilisation d’une caméra infrarouge opérant en bande spectrale 2-5 μm et d'un corps noir plan a été testée par l’ICA-Albi pour suivre l’évolution de granulométrie du spray en fonction du temps. Ensuite, l’exploitation de mesures moins dégradées a permis d’enrichir l’information sur la granulométrie (3 classes de rayon). Enfin, la démarche complète de mesure et d’analyse a été validée à chaque étape de l’étude.

Mots-clés

Explosions, Dispersion de liquide, Imagerie infrarouge, Imagerie rapide, Méthode d’extinction, Granulométrie, métrologie.