Etudes experimentales et num ´ eriques´ · 2019. 3. 22. · Etudes experimentales et num´...
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´ Etudes experimentales et num ´ eriques pour l’ ´ evaluation du brouillard d’eau dans le tunnel du Mont-Blanc Sylvain DESANGHERE 1 , ´ Eric CESMAT 1 , David GIULIANI 2 (1) Lombardi (France), (2) GEIE TMB (France) Pour plus d’information : [email protected] 1. APERC ¸UG ´ EN ´ ERAL ´ Etudes sur l’utilisation du brouillard d’eau dans le tunnel du Mont-Blanc : Bibliographie sur les syst ` emes fixes de lutte contre l’incendie (SFLI) existants ´ Evaluation exp ´ erimentale des performances de diff ´ erents types de SFLI ` a l’ ´ echelle 0.8 Simulations num ´ eriques pour ´ evaluer l’in- teraction entre le brouillard d’eau et les ´ equipements et proc ´ edures en place 2. CAMPAGNE EXP ´ ERIMENTALE 15 essais incendie ont ´ et´ er´ ealis ´ es dans la galerie de test TST (San Pedro, Espagne) [1, 2]. 3 types de SFLI : sprinkler, brouillard d’eau basse pression et haute pression 2 types de foyer : 30 MW (bois), 50 MW (bois/gasoil) 2 strat´ egies d’activation : d` es la d´ etection incendie, au bout de 7 min (arriv ´ ee th´ eorique des secours) Mesure de la temp´ erature, des vitesses, de la composition des gaz, des flux thermiques, etc. 22 m 3 /s 22 m 3 /s 22 m 3 /s 22 m 3 /s ~ 2 m/s ~ 1,5 m/s ~ 1 m/s ~ 0,5 m/s ~ 0 m/s F N025 N050 N075 N100 N125 N150 S175 S150 S125 S100 S075 S050 S025 N175 TST jets fans SOUTH NORTH Spraying S010 N010 Le brouillard d’eau haute pression a produit les meilleurs r ´ esultats (refroidissement des gaz et att ´ enuation de l’incendie). 3. ´ ETUDE NUM ´ ERIQUE Approche de travail Mod ´ elisation avec FDS (NIST, USA) [3] Validation des param ` etres de l’aspersion en simulant 6 essais Utilisation intensive de FDS pour simuler des sc ´ enarios d’incendie r ´ ealistes Distribution Rosin-Rammler/log-normal de la taille des gouttes : F (D)= 1 √ 2π Z d 0 1 σ d 0 exp - [ln(d 0 /d m )] 2 2σ 2 dd 0 (d ≤ d m ) 1 - exp -0.693 d d m γ (d > d m ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 f(d) x 10 3 d (µm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 F(d) d (µm) Comparaison avec des r´ esultats exp ´ erimentaux 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Température (°C) Temps (min) Essai R1 - Section N010 TE_N010_5 TE_N010_4 TE_N010_3 TE_N010_2 TE_N010_1 TE_N010_5 FDS TE_N010_4 FDS TE_N010_3 FDS TE_N010_2 FDS TE_N010_1 FDS 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Température (°C) Temps (min) Essai BEHP1B - Section S050 TE_S050_5 TE_S050_4 TE_S050_3 TE_S050_2 TE_S050_1 TE_S050_5 FDS TE_S050_4 FDS TE_S050_3 FDS TE_S050_2 FDS TE_S050_1 FDS Bon accord ⇒ utilisation possible de FDS. 4. R ´ ESULTATS Courbes de puissance d’incendie pr ´ esum ´ ees Courbes simplifi ´ ees d ´ eduites des essais TST et de la litt´ erature scientifique [4] : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Time (min) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 15 MW 6 MW 10 MW HRR (MW) 15 MW Early activation Delayed activation No activation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 30 MW 6 MW 15 MW Time (min) HRR (MW) 30 MW Early activation Delayed activation No activation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 MW 10 MW 20 MW Time (min) HRR (MW) 50 MW Early activation Delayed activation No activation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 MW 30 MW 50 MW HRR (MW) Time (min) 100 MW Early activation Delayed activation No activation Analyse des r´ esultats des simulations num ´ eriques Post-traitement des r´ esultats de FDS pour analyser l’influence du brouillard d’eau sur les conditions d’ ´ evacuation dans l’ouvrage Utilisation de l’outil REVAC pour simuler l’´ evacuation et les conditions d’intervention des se- cours (incluant un mod ` ele de r ´ eduction de la vitesse de d ´ eplacement et des calculs de doses [5]) Walking speed vs visibility distance Estimated visibility distance through water mist 5. CONCLUSION 36 sc ´ enarios d’incendie r ´ ealistes (4 types de foyer, 3 conditions de ventilation, 3 instants d’activation du SFLI) D´ egradation notable de la visibilit ´ e et de la temp ´ erature dans la zone d’aspersion Pas d’avantage marqu´ e´ etant donn ´ e le syst` eme de d´ esenfumage particuli ` erement performant du tunnel Bons r´ esultats pour prot ´ eger la structure et les ´ equipements en cas d’incendies puissants 6. REFERENCES SETEC TPI-CSTB : Campagne de tests de SFLI par le GEIE TMB, 2013. R´ ef. 003-23776/6/T/145/JMV-TU-FR-20121114-v2. IFAB : Campagne de tests des syst` emes fixes des lutte contre l’incendie pour le tunnel du Mont-Blanc, dossier de pr ´ esentation du tunnel d’essai, 2011. NIST Special Publication 1019. Fire Dynamics Simulator User’s Guide, 2017. SOLIT : Safety of life in tunnels, water mist fire suppression for road tunnels, final report, 2007. SFPE : SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Third edition. National Fire Protection Association, Quincy, 2002.
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Études experimentales et numériquespour l’évaluation du brouillard d’eau
dans le tunnel du Mont-BlancSylvain DESANGHERE1, Éric CESMAT1, David GIULIANI2
(1) Lombardi (France), (2) GEIE TMB (France)
Pour plus d’information : [email protected]
1. APERÇU GÉNÉRAL
Études sur l’utilisation du brouillard d’eau dansle tunnel du Mont-Blanc :
Bibliographie sur les systèmes fixes de luttecontre l’incendie (SFLI) existants
Évaluation expérimentale des performancesde différents types de SFLI à l’échelle 0.8
Simulations numériques pour évaluer l’in-teraction entre le brouillard d’eau et leséquipements et procédures en place
2. CAMPAGNE EXPÉRIMENTALE15 essais incendie ont été réalisés dans lagalerie de test TST (San Pedro, Espagne) [1, 2].
3 types de SFLI : sprinkler, brouillard d’eaubasse pression et haute pression
2 types de foyer : 30 MW (bois), 50 MW(bois/gasoil)
2 stratégies d’activation : dès la détectionincendie, au bout de 7 min (arrivée théoriquedes secours)
Mesure de la température, des vitesses, dela composition des gaz, des flux thermiques,etc.
22 m3/s 22 m3/s 22 m3/s 22 m3/s
~ 2 m/s ~ 1,5 m/s ~ 1 m/s ~ 0,5 m/s ~ 0 m/s
FN025
N050N075
N100N125
N150S175
S150S125
S100S075
S050S025 N175
TST jets fans
SOUTH NORTH
Spraying
S010 N010
Le brouillard d’eau haute pression a produit lesmeilleurs résultats (refroidissement des gaz etatténuation de l’incendie).
3. ÉTUDE NUMÉRIQUEApproche de travail
Modélisation avec FDS (NIST, USA) [3]Validation des paramètres de l’aspersion en
simulant 6 essaisUtilisation intensive de FDS pour simuler
des scénarios d’incendie réalistesDistribution Rosin-Rammler/log-normal de lataille des gouttes :
F(D) =
1√2π
∫ d0
1σd ′ exp
(−[ln(d
′/dm)]22σ2
)dd ′ (d ≤ dm)
1 − exp(−0.693
(ddm
)γ)(d > dm)
0
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40
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f(d) x
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F(d)
d (µm)
Comparaison avec des résultatsexpérimentaux
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
péra
ture
(°C)
Temps (min)
Essai R1 - Section N010
TE_N010_5 TE_N010_4 TE_N010_3 TE_N010_2 TE_N010_1
TE_N010_5 FDS TE_N010_4 FDS TE_N010_3 FDS TE_N010_2 FDS TE_N010_1 FDS
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péra
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Temps (min)
Essai BEHP1B - Section S050
TE_S050_5 TE_S050_4 TE_S050_3 TE_S050_2 TE_S050_1
TE_S050_5 FDS TE_S050_4 FDS TE_S050_3 FDS TE_S050_2 FDS TE_S050_1 FDS
Bon accord ⇒ utilisation possible de FDS.
4. RÉSULTATSCourbes de puissance d’incendie présuméesCourbes simplifiées déduites des essais TST et de la littérature scientifique [4] :
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Time (min)
102030405060708090
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6 MW10 MW
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
102030405060708090
100
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100 MW
30 MW
50 MW
HR
R (M
W)
Time (min)
100 MW
Early activation
Delayed activation
No activation
Analyse des résultats des simulations numériquesPost-traitement des résultats de FDS pour analyser l’influence du brouillard d’eau sur les
conditions d’évacuation dans l’ouvrageUtilisation de l’outil REVAC pour simuler l’évacuation et les conditions d’intervention des se-
cours (incluant un modèle de réduction de la vitesse de déplacement et des calculs de doses [5])Walking speed vs visibility distance Estimated visibility distance through water mist
5. CONCLUSION36 scénarios d’incendie réalistes (4 types de foyer, 3
conditions de ventilation, 3 instants d’activation du SFLI)Dégradation notable de la visibilité et de la
température dans la zone d’aspersionPas d’avantage marqué étant donné le système de
désenfumage particulièrement performant du tunnelBons résultats pour protéger la structure et les
équipements en cas d’incendies puissants
6. REFERENCESSETEC TPI-CSTB :Campagne de tests de SFLI par le GEIE TMB, 2013.Réf. 003-23776/6/T/145/JMV-TU-FR-20121114-v2.IFAB :Campagne de tests des systèmes fixes des lutte contre l’incendie pour le tunnel duMont-Blanc, dossier de présentation du tunnel d’essai, 2011.
NIST Special Publication 1019.Fire Dynamics Simulator User’s Guide, 2017.
SOLIT :Safety of life in tunnels, water mist fire suppression for road tunnels, final report, 2007.
SFPE :SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Third edition.National Fire Protection Association, Quincy, 2002.
