Thèse CIFRE (air liquide) : Simulation thermo-mécanique de l'ouverture de brèche dans les canalisations de transport d'oxygène pur.

Statut: 
En cours
Contact: 
Morgan DAL

Contexte
○ Air Liquide exploite ou commercialise de nombreux équipements fonctionnant sous une atmosphère ou un écoulement d’oxygène sous pression (canalisations, vannes, détendeurs, ...). Des accidents rares mais récurrents, qui ont conduit à une combustion partielle ou complète des équipements avec perte de confinement, montrent que les règles de dimensionnement de ces équipements peuvent être prises en défaut. Elles sont basées sur l’expérience et sur des tests de caractérisation de matériaux (par exemple selon le test standard ASTM G-124) qui ont montré leurs limites [1]. En outre de nouveaux matériaux pourraient se substituer aux matériaux utilisés à ce jour et l’augmentation des performances (efficacité énergétique, …) des équipements conduit à augmenter la pression ou la température de fonctionnement, voire les vitesses des écoulements au contact de ces équipements. Aussi Air Liquide souhaite consolider et étendre le domaine de validité de ces règles de dimensionnement sur la base d’une meilleure compréhension des phénomènes physiques mis en jeu.
○ La combustion de matériaux solides au contact d’atmosphères ou d’écoulements d’oxygène sous pression est un phénomène relativement peu étudié et encore très mal connu. Des résultats récents ont montré la complexité de la combustion d’alliages métalliques et en particulier le manque de guide théorique pour l’interprétation des observations et l’analyse des phénomènes [2]. Par exemple l’importance relative du transport de l’oxygène à l’interface gaz - liquide et dans la couche d’oxydes liquides pour la propagation du front de combustion est une question ouverte [3]. De plus les phénomènes de transport (masse, énergie et quantité de mouvement) dans la phase liquide et plus encore la réactivité à très haute température en phase liquide de l’oxygène et des alliages métalliques n’ont pas ou peu été étudiés à notre connaissance [4] [5].

Objectif
L’objectif de cette étude est de modéliser la déformation, la fusion et la combustion de disques métalliques minces soumis à un rayonnement laser, en présence d’un différentiel de pression, dans le but d’identifier des critères et des seuils pour la rupture de ces disques. L’utilisation d’une source laser est considérée comme représentative d’un échauffement local provenant par exemple d’une combustion d’un amas de particules métalliques. Le transfert de chaleur dans les parois conduisant à leur fragilisation et ensuite leur rupture. 
On étudiera l’effet des conditions d’exposition du disque (différentiel de pression, température, durée et intensité du rayonnement laser, nature de l’atmosphère) pour différents alliages métalliques.

Fichier attachéTaille
Fichier sujet thèse PIMM_complété AL_31 03 2017_V3.docx39.23 Ko