Caractérisation macroscopique du milieu végétal pour les modèles physiques de feux de forêts, Macroscopic characterization of the vegetal medium for physical forest fire modeling

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Sous la direction de Olivier Sero-Guilaume
Thèse soutenue le 14 octobre 2008: INPL
La description aux échelles macroscopiques et gigascopiques des feux de forêts permet l'établissement de modèles physiques aptes à représenter l'évolution d'un feu avec une meilleure précision que les modèles empiriques de type Rothermel développés jusqu'alors. Cependant ces modèles nécessitent l'ajustement de paramètres dont la mesure directe est impossible, car les équations associées à ces modèles ne sont pas relatives à l'air et à la matière végétale mais aux milieux équivalents à la végétation pour l'échelle considérée. Les propriétés des milieux équivalents sont alors liées aux propriétés des milieux les constituant, mais la connaissance des propriétés des milieux constitutifs ne permet pas de connaître directement les propriétés du milieu équivalent. Ce travail consistera tout d'abord en la reconstruction du milieu végétal à l'aide d'outils issus de la géométrie fractale. Des méthodes de mesures de paramètres géométriques venant de la foresterie ont ensuite été utilisées pour valider nos modèles de végétation. Enfin, des expériences numériques ont été menées sur nos structures reconstruites afin d'identifier les paramètres macroscopiques qui nous intéressent. Ces expériences permettent également de valider ou non les hypothèses effectuées lors de l'établissement des équations du milieu équivalent. Les paramètres ajustés sont la viscosité du milieu équivalent, le coefficient d'échange convectif et le coefficient d'extinction
-Géométrie fractale
-Calcul numérique
-Thermodynamique des processus irréversibles
-Prise de moyenne
-Changement d'échelle
The macroscopic and gigascopic scale description of forest fires allows physical modelings of the propagation which can predict the fire evolution with a better accuracy than usually developed empirical Rothermel-like models. However, those models need fitting for their parameters which cannot be measured directly as the models equations are related to the equivalent media at the considered scale and not related to the air and the vegetal material. The equivalent media properties are related to the inner media properties, but the inner media properties knowledge does not allow directly the equivalent media properties knowledge. This work is then aiming on the vegetal medium reconstruction using fractal geometry. Geometrical parameters measurement methods used in forestry sciences are applied for the vegetal modeling validation. Numerical studies are finally done on the reconstructed structures to fit the relevant macroscopic scale parameters. Those studies also allow us to validate or invalidate the assumptions which have been done for the equivalent medium equation development. Those parameters are: the equivalent medium viscosity, the convective heat transfer coefficient and the extinction coefficient
-Fractal geometry
-Numerical calculation
-Irreversible thermodynamics
-Averaging
-Scaling
Source: http://www.theses.fr/2008INPL044N/document
Publié le : jeudi 27 octobre 2011
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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
´Formation doctorale M´ecanique Energ´etique
Institut National ´Ecole doctorale EMMA - ED 409
Polytechnique de Lorraine
`THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le mardi 14 octobre 2008
pr´esent´ee pour l’obtention du
Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
(sp´ecialit´e m´ecanique et ´energ´etique)
par
Aymeric Lamorlette
Caract´erisation macroscopique du milieu v´eg´etal pour les mod`eles
physiques de feux de forˆets
Composition du jury
Pr´esident : J. P. Brancher Professeur, LEMTA INPL-Nancy
Rapporteurs : A. Coppalle Professeur, CORIA INSA-Rouen
´B. Porterie Professeur, IUSTI Ecole Polytechnique Universitaire de Marseille
Examinateurs : P. Boulet Professeur, LEMTA UHP-Nancy
J. P. Vantelon Directeur de recherche, LCD ENSMA-Poitiers
Directeur de th`ese : O. S´ero-Guillaume Directeur de recherche, LEMTA UHP-Nancy
´Invit´es : D. Calogine Ing´enieur Etudes et recherche, INERIS Verneuil-en-Halatte
A. Collin Maˆıtre de conf´erences, LEMTA INPL-Nancy
´Laboratoire d’Energ´etique et de M´ecanique Th´eorique et Appliqu´ee — UMR 7563
´Groupe Fluide - Equipe Feux de forˆets
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mati?res
param?tres
Glossaire
sur
vii
de
Nomenclature
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ix
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In
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g?n?rale
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xiii
.
1
par
Le
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xiii
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.
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Calculs
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3
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Organisation
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.
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.
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Mo
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.
.
.
.
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1.3
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g?om?triques
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.
.
.
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63
.
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.
.
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.
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.
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.
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.
.
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.
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.
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.
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.
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41
.
3.1
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53
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.
.
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4.1.2
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w
42
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.
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solution
.
de
.
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.
de
.
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.

.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
62
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
42
.
3.1.2
.
Sur
.
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.
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4.3.1

tation

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.
d'un
.
milieu
.
p
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.3.2
.
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.
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.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
64
.
Conditions
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
43
4.5
3.2
du
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laminaire
pr?liminaire
.
de
.
l'a
.
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.
t
.
des
.
param?tres
.
des
.
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.

.
47
.
3.2.1
.
P
.
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.
de
67
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Iden
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bre

Reynolds
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du
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
47
.
3.2.2
.
P
.
aram?tres
.
de
.
l'?quation
.
de
.
l'?nergie
.

.
.
67
.
Comp
.
t
.
sillages
.
tub
.
dans
.

.
.
.
.
.
.
48
.
3.2.3
68
D?termination
ded'extinction
T
.
able
tal
des
.
mati?res
.
4.6
109
Pr?sen
T
tation

des
.
r?sultats
de
:
.

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.
des
.
vitesses
du
lo
.

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de
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.
de
.
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.
;
.
a
.
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.
t
.
de
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.
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.
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.
du
.

105

.
t

de
.
F
.

.
hheimer
.
.
.
.
.
75
.
4.7
semi-transparen
Iden
A
tication
.
de
.
la
spatiale
viscosit?
.
du
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milieu
.
?quiv
.
alen
.
t
.
.
.
.
.
.
moteur
.
.
.
6.1.2
.
.
.
.
.
.
.
du
.
alen
.
.
.
d'extinction
.
.
.
.
.
de
.
y
79
.
Chapitre
6.3
5
.
Proto
.

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um?rique
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.
aluation
Proto
du
.

.
ortemen
.
t
6.3.3
du
.

.

.
t
.
d'?c
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v
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um?riques
83
.
5.1
.
T
.
raitemen
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de
.
la
.

125
thermique
sur
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
104
.
radiatif
.
la
.
.
.
.
.
.
.
du
.
d'extinction
.
.
.
.
.
.
84
.
5.1.1
.
Mo
6.2
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milieu
nom
.
bre
.
de
6.2.1
Prandtl

turbulen
.
t
.

.
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.
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125
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