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RÉSUMÉ
L'accidentologie récente rappelle constamment la nécessité de prendre en compte le risque technologique lié à l'exploitation industrielle. Parmi les accidents envisageables, le phénomène d'explosion de gaz peut être particulièrement dévastateur et doit donc pouvoir être modélisé. Il existe un grand nombre de méthodes pour quantifier les effets d'une explosion de gaz. En pratique, compte tenu des problématiques industrielles rencontrées, deux types d'approches sont principalement utilisées aujourd'hui, les outils analytiques et les outils CFD (Computationnal Fluid Dynamics).
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Anousone CHAMPASSITH : Ingénieur en sécurité industrielle - Spécialiste des effets des phénomènes dangereux TECHNIP France
INTRODUCTION
L'accidentologie récente rappelle constamment la nécessité de prendre en compte le risque technologique lié à l'exploitation industrielle. Parmi les accidents envisageables, le phénomène d'explosion de gaz peut être particulièrement dévastateur. Il est donc indispensable pour l'ingénieur en prévention des risques de bien comprendre son mécanisme et d'être capable d'en évaluer les effets. À ce titre, les accidents de Buncefield (2005) et Jaipur (2007) sont particulièrement représentatifs dans la mesure où les dégâts constatés lors de ces accidents ont été beaucoup plus importants que prévus, notamment du fait de l'intensité de l'explosion qui a surpris de nombreux spécialistes.
Depuis une trentaine d'années, compte tenu des enjeux, un grand nombre de méthodes ont été développées pour modéliser les effets d'une explosion de gaz mais aussi en comprendre les mécanismes. Ces approches sont très diverses et incluent aussi bien des approches analytiques, phénoménologiques que numériques. La dernière décennie a notamment été marquée par un net essor de l'utilisation des outils numériques. À l'usage, il ressort qu'un nombre relativement limité de méthodes est privilégié de manière quasi systématique. Cet article présentera donc les différents besoins existants au niveau industriel relativement à la quantification des effets d'une explosion pour apporter un éclairage sur la pertinence et l'évolution des méthodes actuelles. La description théorique des moyens de modélisation principalement utilisés aujourd'hui sera aussi réalisée.
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Conclusion
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4. Approche CFD
Les observations reportées dans les paragraphes ci-dessous s'appuient en très grande majorité sur l'utilisation des codes FLACS et AUTOREAGAS. Il est évident que tous les codes CFD ne sont pas similaires à ceux cités ici et que certaines observations peuvent ne pas s'appliquer aux autres codes.
4.1 Présentation des principaux codes
AUTOREAGAS a été développé par Century Dynamics et le TNO (Organisme néerlandais). Il fait aujourd'hui partie des logiciels fournis par la société ANSYS Inc.
AUTOREAGAS est un outil CFD destiné à la modélisation en trois dimensions et l'étude des combustions de mélanges gazeux, dans un milieu confiné ou non confiné, encombré ou non encombré. Comportant des modèles de combustion laminaires ainsi que turbulents, ce code fournit notamment en tout point de l'espace les variations en fonction du temps des différents paramètres du problème (pression, température, etc.).
Ce logiciel comprend deux modules :
-
un de modélisation du phénomène explosif et de propagation du front de flamme dans le nuage explosible, appelé COMBUSTION ;
-
un de propagation de l'onde hors zone d'explosion (le phénomène est ramené à une simple détente), appelé BLAST.
À ce jour, le développement du logiciel n'est plus très actif.
HAUT DE PAGE
Le logiciel FLACS (FLame ACceleration Simulator) est développé par la société Gexcon (une émanation du Christian Michelsen Research Institute en Norvège).
C'est un outil CFD permettant notamment de traiter :
-
les phénomènes d'explosion de gaz (partie réactive et non réactive) dans un milieu confiné ou non confiné, encombré ou non encombré ;
-
les phénomènes de dispersion de gaz et d'extension/vaporisation de nappes ;
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les explosions de poussières.
Il est historiquement l'outil de référence pour...
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Approche CFD
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Cullen, The Honourable Lord - The public inquiry into the piper alpha disaster. - HM Stationery Office (1990).
-
(2) - HOMBERGER (E.) et al - The SEVESO accident : its nature, extent and consequences. - The annals of occupational Hygiene, vol. 22, Issue 4, p. 327-370 (1979).
-
(3) - MOUILLEAU (Y.), DECHY (N.) - Initial analysis of the damage in Toulouse after the accident that occurred on 21st of september on the AZF site of the Grande Paroisse company. - International ESMG Symposium on Process safety and industrial explosion protection (2002).
-
(4) - LECHAUDEL (J.F.), MOUILLEAU (Y.) - Saint Herblain, le 7 octobre 1991 – Déroulement de l'accident, analyse des effets. - Recueil des conférences, Journée professionnelle, 30 janv. 1996.
-
(5) - UK HSE - Buncefield explosion mechanism phase 1. - rr718 (2009).
-
(6) - MOUILLEAU...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
AUTOREAGAS, CFX, FLUENT. ANSYS INC. Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317, USA http://www.ansys.com
FLACS – FLame Acceleration Simulator. GEXCON AS Fantoftvegen 38 N-5892 Bergen, Norvège http://www.gexcon.com
EXSIM. EXSIM CONSULTANTS AS. Kjølnes Ring, N-3918 Porsgrunn, Norvège http://www.exsim-consultants.com/
HAUT DE PAGE
Code de l'environnement – version consolidée au 1er juin 2012.
Loi no 2003-699 du 30/07/03 relative à la prévention des risques technologiques et naturels et à la réparation des dommages, JO no 175 du 31 juillet 2003, NOR : DEVX0200176L.
Arrêté du 29 septembre 2005 relatif à « l'évaluation et à la prise en compte de la probabilité d'occurrence, de la cinétique, de l'intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les etudes de dangers des installations classées soumise à autorisation ». JO no 234 du 7 octobre 2005 – NOR : DEVP0540371A.
Circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l'appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003, BO du MEEDDM no 2010/12 du 10 juillet 2010 NOR : DEVP1013761C.
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