Modélisation numérique de la dispersion de fumées d’incendie : application à l’écoulement d’aérosols de combustion en champ proche

Les objectifs de la thèse sont d'étudier et de modéliser la dispersion de fumées d'incendie en champs proche et en présence de bâti, afin d'appuyer les équipes de terrain au cours de leur intervention.

En effet, le LCPP met en oeuvre, en urgence et au bénéfice principal du directeur et du commandant des opérations de secours (DOS et COS), des moyens spécialisés pour la caractérisation de l’impact d’évènements majeurs tels que incendie, émanation massive, …, basés sur des capacités de prélèvement et d'analyse ainsi que sur l’anticipation de l’évolution de la situation par des moyens de modélisation de la dispersion atmosphérique. L'approche actuelle, basée sur le code lagragien Micro-Swift-Spray, permet de modéliser les retombées d’un marqueur (PM10) sur une zone de 10 km x 10 km.

Cette première réponse doit maintenant être complétée pour les incendies de plus petite taille (campements précaires, entrepôts, usines…), pour lesquels les polluants sont généralement retrouvés dans un rayon de 1 km autour du foyer, voire même 300 m pour certaines espèces [1]. Cette zone en champ proche n’est pour l’instant que très partiellement couverte par l’outil opérationnel développé, et fait intervenir des phénomènes particuliers, notamment en raison de la présence du bâti urbain. La prise en compte de ces phénomènes constitue le premier axe de recherche identifié.

De plus, le terme source réel peut être très différent de ce qui est généralement préconisé [2]. Cela est en partie dû à l’action des sapeurs-pompiers sur l’incendie qui a pour conséquence de refroidir le panache et en modifier drastiquement les propriétés (ex. flottabilité, composition). Ainsi, les panaches d’incendie, en particulier si la dualité panache chaud/froid est prise en compte, s’éloignent notablement des sources usuellement considérées en modélisation de la dispersion (ex. cheminées, trafic…). La définition d’un terme source adapté pour ces incendies constitue le second axe de recherche identifié.

Ce sujet s’inscrit donc à l’interface entre l’étude des incendies et l’étude de la dispersion atmosphérique. Il intègre des problématiques de mécanique des fluides et de transferts thermiques liées à l’incendie, à son interaction avec l’atmosphère et avec l’environnement urbain. Il propose d’apporter des réponses par l’utilisation de simulations numériques (CFD [3], modèles lagrangiens à particules [4]…), de retours d’expérience sur incendies réels, voire d’expériences à diverses échelles.

Éléments de bibliographie :

[1] Keijzer H., Engering T., Zwijnenberg W., Mennen M., Measurement results from fires, Analysis of Environmental Incident Service measurement data from 2008–2021, RIVM report 2023-0367.

[2] Truchot, B.; Joubert, L.; Perronnet, K. Recensement des Substances Toxiques (Ayant un Impact Potentiel à Court, Moyen et Long Terme) Susceptibles d’Etre Émises par un Incendie; 203887-2079442-v2.0; INERIS: Verneuil-en-Halatte, 2022.

[3] Lumet, É. Évaluation et réduction des incertitudes pour la simulation numérique de la dispersion atmosphérique à micro-échelle, CERFACS, Toulouse, 2024.

[4] Oldrini, O., Armand, P., Duchenne, C. et al. Description and preliminary validation of the PMSS fast response parallel atmospheric flow and dispersion solver in complex built-up areas. Environ Fluid Mech 17, 997–1014 (2017)

Le Laboratoire central de la préfecture de Police (LCPP) a pour mission essentielle de contribuer, en étroite concertation avec les autres directions de la préfecture de Police, à la sécurité des personnes et des biens vis-à-vis des risques incendies, explosifs, chimiques, qu'ils soient chroniques, accidentels ou provoqués. Il concourt à cette sécurisation par son expertise scientifique pluridisciplinaire, ses interventions, ses enquêtes techniques et judiciaires, ainsi que par ses études menées dans le domaine de la prévention des risques. Le LCPP est également le laboratoire d'appui scientifique et technique de la Brigade de Sapeurs-Pompiers de Paris.

Le CERFACS est un centre de recherche fondamentale et appliquée spécialisé dans la modélisation et la simulation numérique regroupant une centaine de chercheurs interdisciplinaires tels que des physiciens, des analystes numériques et des ingénieurs logiciels qui conçoivent et développent des méthodes pour répondre aux besoins des domaines de l’aéronautique, de l'espace, du climat, de l'énergie et de l'environnement.

• Diplôme de master ou d’ingénieur en physique, pouvant intégrer une composante mécanique des fluides, sciences de l’incendie ou de l'environnement
• Goût pour les outils numériques
• Excellentes capacités de rédaction
• Rigueur et organisation
• Esprit d'initiative et créativité
• Sens du travail en équipe
• Curiosité
• Maîtrise de l'anglais scientifique et technique
• Déplacements sur sinistres réels possibles