Explosion numérique
Un Van Gogh retrouvé dans le grenier d’un particulier ? Non, ce visuel est la simulation numérique d’une explosion de méthane injecté dans un tube contenant des obstacles qui favorisent le mélange du gaz. Image après image, on distingue un front de flamme qui avance et accélère du fait de la turbulence engendrée par l’écoulement dans le sillage des obstacles. Plus les couleurs tendent vers le rouge, plus le gaz se déplace vite.
Cette simulation est réalisée avec un logiciel de mécanique des fluides1 développé à l’IRSN au sein de son laboratoire de l’incendie et des explosions, situé à Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône. Elle permet de visualiser la complexité du front de flamme. Ceci est possible grâce à l’utilisation d’une technique de simulation des grandes échelles permettant de calculer les grands tourbillons2. Grâce à un tel calcul, il est possible d’accéder à des grandeurs physiques qui ne sont pas mesurables expérimentalement.
Ce calcul participe à l’amélioration des capacités prédictives de CALIF3S dans le cadre de l’analyse de sûreté des installations nucléaires face au risque d’explosion de mélanges gazeux. Il est réalisé par Dorian Trabichet, doctorant à l’IRSN sous la supervision de Laura Gastaldo, chercheuse en modélisation CFD (Computational Fluid Dynamic) des explosions. La simulation est réalisée sur un supercalculateur du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)3. Le calcul est effectué sur 10 000 processeurs et nécessite 250 millions de cellules.
Avec cette expérience, les scientifiques peuvent mieux comprendre le phénomène d’explosion qui peut se produire lorsqu’une fuite d’hydrogène ou de méthane survient dans un local et que le mélange de gaz s’enflamme à cause d’une étincelle ou d’une source de chaleur. Pour prévenir ce risque, des logiciels sont développés pour modéliser la vitesse du front de flamme et la pression produite par l’explosion.
1. CALIF3S: Components Adaptative Library For Fluid Flow Simulations
2. Le développement de cette approche et son implémentation dans le logiciel sont effectués en collaboration avec CentraleSupélec.
3. Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).
Laura Gastaldo, chercheuse en modélisation de l’explosion
Dorian Trabichet, doctorant en combustion
Article publié en avril 2024