Que se passe-t-il lors d'une explosion de gaz ?
La détonation d'un nuage de gaz inflammable est très rapide, mais le phénomène fait intervenir un mélange extrêmement complexe de processus physiques et chimiques. Cette rapidité ne facilite pas les choses. Le projet DETONATION («Advanced numereical study of flame acceleration and detonation in vapour cloud explosions»), financé par l'UE, s'est attelé à la tâche. Le but était de modéliser la complexité du processus d'accélération de la flamme, et de diffuser ces connaissances à toute l'Europe. Le modèle devait notamment s'intéresser à la progression de la flamme autour d'obstacles, isolés ou multiples. Le projet s'inscrivait dans le sous-programme de bourses entrantes internationales (IOF) Marie Curie du septième programme-cadre (7e PC). Il a été actif deux années jusqu'en juillet 2013, et atteint tous les objectifs prévus. Le projet a commencé par mettre au point une technique pour modéliser la combustion et l'explosion d'hydrogène à grande échelle. Elle associe la chimie en une seule étape avec les paramètres d'écoulement de l'air. Le modèle intègre la combustion du gaz en explosion ainsi que son interaction avec des obstacles en espace ouvert, grâce au logiciel OpenFOAM modifié. Les travaux ont aussi simulé la propagation de l'onde de détonation dans divers contextes, comme des coudes en U et des couches aplaties partiellement confinées. Le modèle pour l'hydrogène a montré un bon accord avec les mesures expérimentales. Ces étapes ont posé les bases pour définir un modèle chimique à grande échelle. Le projet a conçu une version modifiée pour le gaz naturel liquéfié, montrant comment des changements dans le diamètre des tuyaux affectent le déplacement de la flamme. Les calculs relatifs au gaz naturel liquéfié sont aussi en accord avec les tests. Les modèles du projet intègrent des mécanismes complexes de réactions chimiques pour des mélanges hydrogène-air et propane-air. En outre, la simulation tenait compte de paramètres de dissipation de tourbillons pour un ou plusieurs combustibles, ainsi qu'un sous-modèle pour la suie. Les travaux du projet DETONATION ont notablement amélioré la compréhension des actions physiques et chimiques dans les explosions de gaz inflammables. Ils ont des conséquences pour les universités comme pour les entreprises.
Mots‑clés
Explosion de gaz, hydrogène, gaz naturel, détonation, gaz inflammable, chimie, physique, accélération de flamme, nuage de vapeur, combustion, écoulement d'air, OpenFOAM, gaz naturel liquéfié
