Le livre des resumes - Université des Sciences et de la Technologie ...

Colloque International STOP FEU
17-19 Décembre 2010 à l’Hôtel New Beach (Oran, Algérie)
International Symposium STOP FIRE
New Beach Hotel (Oran, Algeria) December 17-19 , 2010
Livre des résumés
Book of Abstracts
Edité par : N.Zekri, S.M.A.Nimour et L.Zekri

STOP FEU, Oran 2010
Nous remercions nos sponsors / We thank our sponsors:
Agence Nationale du
Développement de la
Recherche Scientifique
ANDRU
Ambassade de France en
Algérie
Service de Coopération et
d’Action Culturelle
Centre Culturel Français
d’Oran
ENTEC
Engineering Technics
CCS Environnement
Tel. : 40.237.430
Agréé par le Ministère
et l’Hôtel New Beach Oran
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STOP FEU, Oran 2010
Ce colloque est organisé avec l’autorisation du Ministère de
l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
La Direction Générale de la Recherche Scientifique et du
Développement Technologique
Et
L’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
« Mohamed Boudiaf »
A l’Initiative de
l’Equipe Feu du Laboratoire d’Etude Physique des Matériaux
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STOP FEU, Oran 2010
Comité d’honneur/ Honorary Committee
Aourag Hafid : Directeur Général DGRSDT
Bensafi Mohamed : Recteur de l’USTO
Abdelouahab Mohamed : Doyen de la Faculté des Sciences (USTO)
Président du Colloque/Conference Chair
Zekri Nouredine
Comité Scientifique
Scientific Committee
Comité d’Organisation
Organization Committee
Abidat Miloud USTO- Algérie Alla Hocine USTO-Algérie
Azzi Abbes USTO- Algérie Belasri Ahmed USTO-Algérie
Belasri Ahmed USTO- Algérie Belbachir A.Hafid USTO-Algérie
Belbachir Ahmed Hafid USTO- Algérie Benslimane Med Karim USTO-Al
Benharrats Nassira USTO- Algérie Brikci Sid AEK USTO-Algérie
Boulet Pascal Nancy, France Djeraba Aicha USTO-Algérie
Clerc Jean-Pierre Marseille, France Kaiss Ahmed Marseille, France
Vantelon Jean-Pierre Poitiers, France Hamdaoui Sid Ahmed USTO-Al
Hamdache Fatima USTO- Algérie Belhadj Lilia USTO-Algérie
Thomas Rogaume Poitiers, France Belhadji Laidia USTO-Algérie
Porterie Bernard Marseille-France El Chikh Mokhtar USTO-Algérie
Rein Guillermo Edinburg, Ecosse Nimour Mohamed USTO-Algérie
Nemdili Ali USTO-Algérie Ouasti Rachid USTO-Algérie
Zekri Nouredine USTO-Algérie Hammou B.Amine USTO-Algérie
Sabeur Amine USTO-Algérie
Zekri Lotfi USTO-Algérie
Ziani Nossair USTO-Algérie
Zekri Nouredine USTO-Algérie
OBJECTIFS
La prévention et la lutte contre les incendies en milieux urbains, industriels et naturels, représente un enjeu
sociétal de première importance de protection des vies, des biens et du patrimoine naturel. Il est aussi un
véritable défi pour les chercheurs. Si d’énormes progrès ont été accomplis ces dernières années, la
compréhension et la prédiction du comportement d’un incendie nécessitent encore des développements
théoriques, numériques et expérimentaux.
Ce colloque, organisé à l’initiative de l’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran, et de son
laboratoire d’Etude Physique des Matériaux (équipe feu), souhaite répondre au besoin avéré d’échanges entre
chercheurs d’une même communauté et faciliter le rapprochement entre opérateurs, industriels et scientifiques.
Il permettra de faire le point sur l’évolution de la recherche sur les incendies et de contribuer à renforcer
l’efficacité de cette lutte à travers le monde.
OBJECTIVES
Prevention and fight against urban, industrial and natural fires are a societal issue of primary importance to
protect lives, property and natural heritage. It is also a challenge for researchers, and so much progress has
been made in recent years, understanding and predicting the behavior of a fire requires further theoretical
developments, numerical and experimental.
This symposium, organized at the initiative of the University of Science and Technology of Oran, and it
laboratory LEPM (fire team), wishes to respond to demonstrated need for exchanges between researchers from
a same community and facilitate reconciliation between traders, industrialists and scientists. It will take stock of
developments in fire research and contribute to strengthening the effectiveness of this fight around the world.
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STOP FEU, Oran 2010
Programme du colloque /Conference Program
Vendredi/Friday 17 Décembre 2010
13h30 : Acceuil et Inscriptions des participants / Registration
15h00 : Ouverture de la conférence Recteur de l’USTO, Coordinateur de la
Conférence / Opening the Conference
16h00 : Pause café /Coffee break
16h30 : Plénière (Plenary talk) J.-P.Vantelon
17h15 : Plénière (Plenary talk) A.Coppalle
18h00 : Expositions et Session Posters Thèmes I-V/ Exhibitions and poster session
20h00: Diner / Dinner
Samedi/Saturday 18 Décembre 2010
Matin/Morning
08h30 : Plénière (Plenary talk) P.Boulet
09h00 : Plénière (Plenary talk) E.Leoni
09h30 : Plénière (Plenary talk) A.Kaiss
10h00 : Pause café /Coffee break
10h30 : Communications Orales : Thèmes I-IV (3 salles)/ Oral session (3 rooms)
12h30 : Déjeuner / Lunch
Après midi/Afternoon
14h30 : Plénière (Plenary talk) J.P.Clerc
15h00 : Plénière (Plenary talk) T.Rogaume
15h30 : Plénière (Plenary talk) G.Rein
16h00 : Pause café / Coffee break
17h00 : Communications Orales : Thèmes I-IV (3 salles)/ Oral session (3 rooms)
18h30 : Expositions et session Posters, thèmes I-V / Exhibition and Poster session
20h00 : Diner / Dinner
Dimanche/Sunday 19 Décembre 2010
08h30 : Plénière (Plenary talk) C.Lallemand
09h00 : Plénière (Plenary talk) L.Rigollet
09h30 : Plénière (Plenary talk) B.Porterie
10h00 : Pause Café /Coffee break
10h30 : Table ronde / Round table
12h30 : Clôture de la Conférence / Closing the Conference
13h00 : Déjeuner / Lunch
Remarque/Remark :
Le colloque portera sur les thèmes suivants /The conference topics are :
I- Le feu en milieux naturel /
Fire in natural environments
II- Le feu en milieu urbain et industriel /
Fire in urban and industrial environments
III- Moyens de protection, de prévention et de lutte contre les incendies /
The means of protection, prevention and fight against fire
IV- Influence du feu sur l’environnement
The influence of fire on the environment
V- Propriétés physiques des matériaux
Physical properties of materials
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STOP FEU, Oran 2010
Sommaire / Table of contents
Titre
Page
Résumés Plénières (Plenary talks)
ETiC : un laboratoire de recherche commun sur la combustion et l’incendie
en milieu confiné B.Porterie et L.Rigollet 10
Rôle du rayonnement dans la propagation du feu P. Boulet 11
Propriétés fractales et dynamique du front J.P.Clerc 12
Dégradation thermique de combustibles naturels E.Leoni 13
Le feu à l'interface forêt-habitat A.Kaiss 14
Le boilover d’hydrocarbures répandus en couche mince sur une surface
aqueuse J.P.Garo, J.P.Vantelon et A.C.Ferndez Pello 15
Outils de simulations du risque incendie à bord des navires C.Lallemand 16
Les besoins en recherche dans le domaine nucléaire L.Rigollet 17
Les défis de la recherche pour améliorer la modélisation des incendies dans les
bâtiments et renforcer les applications à l’ingénierie de la sécurité incendie
A.Coppalle 18
Les additifs chimiques utilisés dans la lutte contre les feux de forêts C.Picard 19
Smouldering fires, the slow, low-temperature, flameless burning, represent
the most persistent type of combustion G.Rein 20
Les moyens expérimentaux de caractérisation de la dégradation thermique des
matériaux solides T.Rogaume 21
Résumés Communications Orales (Oral talks)
1.1 Risques de feux de forets en Algérie A.Adja et al. 23
1.2 Exploration de l'Apport de l'Imagerie Satellitaire dans la Détection Avancée
des Feux de Foret en Algérie A.Benbouzid 25
1.3 Les incendies de forets dans l'Est algérien; cas de Bejaia, Jijel, Sétif
et Bordj Bou-arreridj S.Merdas et al. 26
1.4 Évaluation de La Télédétection Des Feux de Forêts par Classification
M.Rebhi et al. 27
1.5 Problematique des feux de forêts en Algérie M.Abbas 29
2.1 Application des méthodes d’Ingénierie Incendie au Comportement des
Structures Métalliques sous des conditions de Feu A.Kada et al. 31
2.2 Apport des analyses statistiques dans la prévention du risque des incendies
de forêts en Algérie O.Sahar et al. 32
2.3 Simulation Numérique De La Dégradation Des composites à matrice
métallique (Ni) Protégé par des Barrières Chimiques Dans Les
Constructions Aéronautiques (Turbines) H.Khelifa et al. 33
3.1 Control fire in the road tunnel by the optimization of the heat flux
Under longitudinal ventilation and water spray H.Miloua et al. 35
3.2 Etude des mousses liquids à base de PEO-SDS M.Lounis et K.Bekkour 36
4.1 Etude de l’émission, de l’inflammabilité et des propriétés thermodynamiques
des Composés Organiques Volatils impliqués dans les feux de forêts accélérés
L.Courty, K.Chetehouna et al. 37
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STOP FEU, Oran 2010
4.2 Simulation numérique de la dispersion des polluants dans milieu urbain
(comparaison aves des résultats numériques et expérimentaux) F.Bouzit et al. 39
4.3 L’influence des variations de la température du gaz sur la production
d’Ozone par décharge électrique haute pression dans le mélange N 2 -O 2
M.Benyamina et al. 40
4.4 Forest fires smoke monitoring from SeaWiFS sensor images A.Hassini et al. 42
4.5 Quelles essences de reboisement peut –on retenir pour le reboisement ?
M.Kaid-Harche 43
Résumés Communications par affiches (Posters)
1.1 Etude de la dimension fractale du front dans un système désordonné binaire.
Application aux feux de forêt M. Ammari et N. Zekri 45
1.2 Caractérisation Statistique de la Structure d’un Réseau Aléatoire de Petit
Monde et son Application aux Feux de Forêt F.Z.Benzahra et N.Zekri 47
1.3 Etude de l’effet de variation du vent sur la propagation d’un front de feu
F-Z.Sabi et N.Zekri 50
1.4 Une méthode de segmentation d’images pour la métrologie des feux de
forêts S.Rudz, K.Chetehouna et al. 52
1.5 Les feux de forêt dans la Parc National de Belezma: Stratégie de gestion
H.Boukerker et al. 53
1.6 Active Fire Monitoring with SEVIRI MSG Satellites A.Hassini et
A.H.Belbachir 55
2.1 Comportement au feu d’un poteau mixte acier-béton et moyens de
prévention S.Sekkiou et al. 59
5.1 Physical properties of polymeric materials N.Berrahou et al. 60
5.2 La variation dimensionnelle des BAP soumis oumis au choc thermique
B.Boukni et H.Hacène 61
5.3 Renforcement de la structure du coton par insersion de nanocharges de
montmorillonite Y.Koriche et S.Semsari 62
5.4 Prediction of metallic properties for the Heusler alloys Cu 2 MnX S-I.
S.Messaoudi et al. 64
5.5 Les distributions du Levy des intensités des courants dans des systèmes
composites M. Mokhtari et L. Zekri 65
5.6 Nouveaux systèmes vitreux à base d’oxyde d’Antimoine
(0.7-x)Sb2O3 -30 ZnCl2 – x ZnBr2 F.Rahal et al. 67
5.7 Etude électrochimique sur le comportement corrosif des aciers des
gazoducs de SONATRACH M. Hadjel et A.Benmoussat 68
5.8 Etude de la variation en fréquence de la conductivité d'un mélange
métal/diélectrique au seuil de percolation pour des fréquences proches de DC
F.Chari et N.Zekri 70
5.9 Modélisation de la spectroscopie d’impédance par un réseau électrique
RC pour détecter la position d’un diélectrique dans une composite métaldiéléctrique
G.Benabdellah et N. Zekri 72
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STOP FEU, Oran 2010
5.10 Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les poudres en
projection thermique M.Abdelouahab, A,Nourreddine, A.Aissa 74
5.11 Etude des fluctuations du champ local d'un composite métal-diélectrique
près du seuil de percolation B Bencherif et L Zekri 75
Quelques articles de lectures invitées 77
ETiC : un laboratoire de recherche commun sur la combustion et l’incendie
en milieu confiné B.Porterie et L.Rigollet 78
Propriétés fractales et dynamique du front J.P.Clerc 82
Le feu à l'interface forêt-habitat A.Kaiss 84
Le boilover d’hydrocarbures répandus en couche mince sur une surface
aqueuse J.P.Garo, J.P.Vantelon et A.C.Ferndez Pello 88
Les moyens expérimentaux de caractérisation de la dégradation thermique des
matériaux solides T.Rogaume 94
Liste des participants 98
La Recherche en Algérie 99
Remarque : Dans la numérotation X.Y des communications orales et posters, X
signifie le numéro de thème (1 à 5) et Y l’ordre de la communication.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Plénières
Plenary talks
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
ETiC : un laboratoire de recherche commun sur la combustion et l’incendie en
milieu confiné
B.Porterie et L.Rigollet
EPUM/ IUSTI Marseille IRSN, Cadarache
Fruit de collaborations établies de longue date entre l'IRSN, le CNRS et les
Universités d'Aix-Marseille I & II, le laboratoire ETiC (l’Etude de l'incendie en milieu
confiné ) permettra de conduire les recherches nécessaires pour apprécier les risques
liés aux activités nucléaires et industrielles. Il permettra également d'atteindre une
taille critique de compétences pour aborder des thématiques de grande complexité et
mettre en œuvre les techniques les plus avancées de simulation et d'expérimentation
pour faire progresser la sûreté. Au-delà, cette coopération exemplaire des équipes
contribue à resserrer les liens entre les organismes au bénéfice de la recherche et de la
formation par la recherche. Associer des compétences complémentaires, bâtir et gérer
en commun des outils de modélisation et de simulation, diffuser la connaissance et le
savoir-faire acquis pour un cas spécifique, établir un dialogue interdisciplinaire, sont
des approches éprouvées pour appliquer des connaissances fondamentales à des
problématiques appliquées.
Au plan scientifique, son objectif est de comprendre, modéliser et prédire le
comportement d’un incendie en milieu confiné et ventilé, caractéristique des
installations nucléaires et industrielles. Dans la communauté scientifique, un élément
qui fait consensus est la difficulté à modéliser et à évaluer la source combustible, en
termes de puissance, de production de suies et de débit de pyrolyse. Une difficulté qui
s’accentue lorsque le feu se développe en atmosphère sous-oxygénée. Ces problèmes
sont abordés dans le cadre d’ETIC au travers de quatre thématiques scientifiques dans
une démarche couplée d’analyse expérimentale mettant en œuvre des techniques de
mesures avancées, de modélisation et de simulation numérique : (1) étude du
mouvement des fumées, (2) combustion en conditions d’incendie, (3) développement
d’instrumentation dédiée aux interactions incendie-paroi et (4) développement de
modèles à champs.
De par leur caractère générique, les thèmes scientifiques abordés dans le cadre du
laboratoire ETiC, et les outils qui leur sont associés, ouvrent la voie à des retombées
dans des domaines du « hors-nucléaire », comme les feux en milieux urbains,
industriels et naturels, la caractérisation des matériaux, ou le développement d’outils
prédictifs de simulation numérique.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Rôle du rayonnement dans la propagation du feu
P.Boulet
LEMTA, Nancy, France
Le rayonnement est souvent identifié comme un des moteurs de la propagation du feu.
Pourtant son rôle exact est souvent mal connu ou mal quantifié. Nous avons lancé
depuis 5 ans un ensemble d’études expérimentales visant à caractériser l’émission de
rayonnement par une flamme et les propriétés de réception des surfaces cibles. Ce
travail a été mené essentiellement en vue d’applications aux feux naturels mais nous
l’étendons actuellement aux feux compartimentés. Par l’utilisation de dispositifs
dédiés dans l’infrarouge (caméra multispectrale, spectromètres à transformée de
Fourier) nous avons observé les propriétés de réception et d’émission dans l’infrarouge
en étudiant des feux de petite taille en bacs et des flammes plus conséquentes en tunnel
à feu. La quantification de l’émission des suies par rapport à ce qu’émettent les gaz
produits par la combustion a montré la complexité du problème selon l’épaisseur
optique de la flamme, bien loin du concept d’une flamme noire équivalente issue d’un
panneau rayonnant. De même la mesure de l’absorptivité spectrale de la végétation
traduit un comportement non gris, évolutif en fonction de la teneur en eau, qui n’est
pas celui d’une surface absorbante noire ou même grise. La présentation proposera une
synthèse de résultats sur une centaine d’essais d’émission de rayonnement pour des
flammes de taille croissante. Elle montrera en parallèle les propriétés d’absorption
pour un ensemble de végétaux de la région méditerranéenne.
Ces informations sont délivrées comme données d’entrée à destination des
modélisateurs. Elles doivent maintenant servir en vue d’efforts de simulation et guider
vers des essais en grandeur réelle, sur brûlage dirigé par exemple.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Propriétés fractales et dynamique du front.
J-P.Clerc
IUSTI, Marseille, France
Les grands incendies de forêts se propagent dans des conditions météorologiques et de
végétation hétérogènes. Les contours de feux sont irréguliers et souvent fractals,
comme le montrent les images satellites de feux historiques. Le modèle de « réseau de
petit monde» est un modèle stochastique de réseau social qui prend en compte ces
hétérogéneités locales et les connections à longue distance dues au rayonnement,
responsables de la propagation. Il utilise des paramètres macroscopiques physiques et
a été validé sur des feux historiques (Lecture invitée d'Ahmed Kaiss). On montre que
le modèle de petit monde reproduit de façon satisfaisante le comportement fractal du
feu. L'étude du comportement dynamique du front de feu en fonction des paramètres
du modèle permet d'identifier plusieurs régimes de propagation.
On s'intéresse également à la corrélation qui semble exister entre la dimension fractale
du support sur lequel se propage le feu, supposée connue, et celles du contour et de la
surface brûlée. Ce que confirment les premiers résultats obtenus concernant la
propagation d’un feu sur un paysage dont la dimension fractale est connue a priori, en
l’absence de vent et pour un couvert végétal homogène. La dimension fractale du
paysage pourrait être un indicateur du comportement fractal du feu et donc aider au
dimensionnement des moyens de lutte à engager.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Dégradation thermique de combustibles naturels
E.Léoni
SPE, Corte, France)
Lors de la propagation avec flamme d'un feu de végétaux ou sans flamme d'un feu de
tourbe, la connaissance de l'étape de dégradation thermique du solide est primordiale
pour la modélisation du processus.
Le travail présenté concerne l'utilisation de l'analyse thermique et chimique pour
l'étude de la dégradation thermique de végétaux méditerranéens et de tourbes
Ecossaises et Russes. La méthode expérimentale et numérique développée est
présentée et les resultats obtenus sur les différents combustibles sont commentés. Les
expériences menées permettent de remonter à la cinétique de la dégradation thermique
et à la composition des gaz émis durant cette dégradation.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Le feu à l'interface forêt-habitat
A.Kaiss
IUSTI, Marseille, France
La problématique des grands incendies de forêts, responsables de la majeure partie des
surfaces brûlées, est qu'ils se propagent dans des conditions hétérogènes en termes de
vent, de végétation et de relief. Le modèle de « réseau de petit monde» est un modèle
stochastique de réseau social qui prend en compte ces hétérogéneités locales et les
connections à longue distance (rayonnement, sautes de feu) responsables de la
propagation. Il utilise des paramètres macroscopiques physiques, comme le temps de
combustion, le temps de dégradation du végétal, ou la zone d’impact du rayonnement.
La détermination des paramètres a nécessité le recours à l’expérience et à la
simulation numérique à l’aide d’un modèle déterministe tri-dimensionnel de
combustion diphasique à l'échelle macroscopique (celle des flammes du front). Dans
sa version la plus avancée, la végétation est répartie sur un réseau amorphe construit
par algorithme génétique. La validation a été réalisée par comparaison avec des feux
réels. Les applications du modèle sont nombreuses, depuis l' élaboration d'un
simulateur jusqu'à l'établissement des plans de prévention du risque incendie de forêts
ou à l'aide à l'aménagement du territoire.
Un autre aspect de la problématique des incendies de forêts concerne le risque subi à
l'interface forêt-habitat en termes de rayonnement du front de flammes sur les
structures. Il est traité en combinant le modèle de flamme solide au calcul du
rayonnement par la méthode de Monte Carlo. Des exemples concrets sont donnés
permettant d'établir une cartographie précise des niveaux radiatifs.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Le boilover d’hydrocarbures répandus en couche mince sur une surface aqueuse
J.P.Garo et J.P.Vantelon
Département, Fluides, Thermique et Combustion, Institut P’, UPR CNRS 3346
ENSMA BP 40109, 86961 Futuroscope Chasseneuil France
A.C.Fernandez-Pello
Department of Mechanical Engineering, University of California at Berkeley
Berkeley, California 94720 USA
L’inflammation d’un épandage accidentel d’hydrocarbure flottant à la surface de l’eau
peut conduire à un phénomène de caractère spectaculaire et redoutable, souvent appelé
boilover en couche mince. Dans certaines conditions, en effet, le flux de chaleur
traverse la nappe de combustible en feu, chauffe l’eau jusqu’à ébullition, et cette
ébullition soulève le combustible et le disperse, provoquant une véritable explosion du
foyer.
Une étude systématique de ce phénomène complexe est présentée à partir
d’expérimentations menées à l’échelle laboratoire, sur différents types
d’hydrocarbures représentant une large gamme de composition (purs ou de coupes de
distillation variables).
L’influence des paramètres majeurs jouant sur le processus, épaisseur initiale et point
d’ébullition du combustible, surface de la nappe, et leur impact sur l’échauffement des
phases, tant combustible qu’aqueuse, et sur le délai de déclenchement de l’ébullition,
sont examinés. Les résultats obtenus mettent bien en évidence le rôle des transferts
thermiques en profondeur et montre que le boilover est dû à une ébullition de type
nucléation hétérogène prenant naissance à l’interface combustible-eau, l’eau étant
surchauffée.
Une modélisation des transferts de chaleur permet enfin de bien appréhender les
mécanismes contrôlant le phénomène et de prédire les risques d’apparition de celui-ci.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Outils de simulations du risque incendie à bord des navires
C.Lallemand
DGA, Toulon, France
La sécurité incendie à bord des navires de combat regroupent les deux risques
suivants : le risque incendie classique (combustion aérobie) et le risque pyrotechnique
(munitions).
Bien que des réglementations « marine » (RT, IG, …) et « civiles » (SOLAS, APSAD,
…) existent sur ces sujets, l’expertise des projets de navire ou l’analyse des accidents
et incidents à bord ne peuvent pas être effectuées que sur le seul angle « respect de la
réglementation ».
Ainsi, une prestation globale d’analyse de sécurité classique à bord des navires fait
appel à trois domaines de compétence qui se complètent : la « phénoménologie des
sinistres » qui comprend : la modélisation physique des phénomènes et des moyens de
prévention et de lutte ainsi que la simulation numérique de scénarios accidentels, l’«
organisation sécurité à bord » qui comprend les aspects préventifs et les moyens de
lutte et enfin, les « installations à bord » qui recoupent les matériels et leur sûreté de
fonctionnement.
Pour couvrir le deuxième domaine, DGA Techniques navales dispose d’outils de
simulation du risque incendie, développés en interne (logiciel macroscopique, codes
0D ou 1D) ou en externe (codes 3D) pour couvrir l’ensemble des aspects et sur
plusieurs échelles : au niveau système (propagation d’un incendie dans le navire pris
dans sa globalité), au niveau expertise (analyse globale) mais aussi phénoménologique
(code 3D) pour le local sinistré et ses voisins immédiats.
L’objet de cette présentation est de vous donner un aperçu de l’ensemble de ces outils
de simulation.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Les besoins en recherche dans le domaine nucléaire
L.Rigollet
IRSN, Cadarache, France
Le confinement des feux dans les locaux des installations nucléaires impacte fortement
la combustion des foyers qui peuvent être liquides (feux de solvants dans les
installations du cycle du combustible) ou solides (matériels électriques, en particulier,
dans toutes les installations). La ventilation éventuelle des locaux et sa conduite en cas
de feu (arrêt, passage en demi régime, fermeture de clapets coupe-feux) joue un rôle
crucial sur la puissance thermique du foyer et donc sur la durée de feu. Pour les
installations du cycle du combustible, le risque est la dissémination d’aérosols
radioactifs dans l’environnement consécutive à une perte de confinement des
dispositifs contenant ces matériaux (percement d’une boite à gants, fuite du solvant
servant au retraitement du combustible). Pour les réacteurs de puissance, le risque est
la perte du contrôle du réacteur pouvant conduire à un accident endommageant son
cœur. Dans le premier cas, il est nécessaire de caractériser les phénomènes physiques,
conséquences du feu, qui peuvent endommager le confinement des matières
radioactives, favoriser leur transport et dégrader les dispositifs ultimes de filtration.
Pour les réacteurs, il est nécessaire de caractériser les chargements thermiques et
chimiques engendrées par le feu qui peuvent endommager les équipements importants
pour la sûreté (composants d’armoires électriques et électroniques, câbles électriques
de puissance et de contrôle) et nuire à l’intervention (propagation du feu et des
fumées).
La recherche menée par l’IRSN, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
(France), a pour objet le développement des connaissances et des outils nécessaire à
l’évaluation des conséquence d’un incendie et de la pertinence des mesures proposées
par les exploitants pour limiter voire arrêter son développement et en limiter les
conséquences. La démarche générale est relativement classique, elle s’appuie sur les
volets expérimentation, modélisation et implémentation dans les logiciels de calcul
simulant les scénarios et configurations d’intérêt, enfin validation des modèles
physique sur des essais en grandeur réelle et représentatifs des accidents étudiés.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Les défis de la recherche pour améliorer la modélisation des incendies dans les
bâtiments et renforcer les applications à l’ingénierie de la sécurité incendie
A.Coppalle
CORIA, Rouen, France
Un incendie est un processus complexe qui fait intervenir de nombreux phénomènes
physiques et chimiques. Son analyse et sa modélisation font appel à des compétences
variées dans le domaine de la thermique et de la combustion, des matériaux mais aussi
de la mécanique du solide et du comportement des structures. Chaque spécialiste de
ces disciplines peut donc apporter ses compétences afin d’améliorer la compréhension
globale des incendies et la prédiction de leurs conséquences.
Dans cet exposé, il sera rappelé quelques points essentiels qui permettent de
comprendre le départ et l’évolution d’un sinistre dans un milieu confiné, ainsi que les
phénomènes de base qui s’enchaînent. En particulier, l’influence de la puissance
libérée sera examinée sous l’angle des différents transferts de masse et de chaleur qui
contrôlent l’intensité et la croissance d’un incendie. L'état actuel des connaissances sur
cette puissance libérée et sa modélisation sera exposé. Des exemples serviront à
illustrer l'application de la modélisation à l'Ingénierie de la Sécurité Incendie, dont le
principe et les méthodes seront brièvement rappelés.
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STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Les additifs chimiques utilisés dans la lutte contre les feux de forêts
C.Picard
CEREN, Valabre, France
Quelque soit le moyen de lutte, sa rentabilité est subordonnée à l’agent extincteur qu’il
utilise. Le dopage de l’eau pour en améliorer ses qualités extinctrices ou retardatrices
face à l’élément feu n’est pas novateur. En 1821, Gay Lussac met en évidence les
propriétés ignifugeantes de quelques sels minéraux (phosphates,chlorure
d’ammonium).
Il faut attendre l’année 1954 pour que les équipes de l’United States Forest Service aux
USA s’intéressent aux propriétés ignifugeantes de ces agents chimiques. De nombreux
essais sont réalisés par l’équipe de C.Georges, tant sur le plan de l’efficacité que de
l’épandage du produit. retardants. En effet, deux types de comportement se
distinguent: les retardants à court terme et les retardants à long terme.
Très synthétiquement nous allons examiner leur mode d’action, les différents tests
permettant : de connaître leurs propriétés physico chimiques, leur innocuité face à la
faune et la flore et enfin comment les hiérarchiser en fonction de leur efficacité. Le
second volet de cette présentation sera dédié à leur emploi opérationnel tant dans le
domaine aérien que terrestre. Enfin différentes situations réelles opérationnelles seront
présentées en corrélant l’arrêt d’un front de flamme avec l’utilisation d’additifs
chimiques.
19

STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Smouldering fires, the slow, low-temperature, flameless burning, represent the
most persistent type of combustion
G.Rein
Eidemburg University, Scotland
Phenomena and the longest continuously fires on Earth system. Although interactions
between flaming fires and the Earth system have been a central focus, smouldering
fires could be as important in terms of ecosystem damage, atmospheric emissions and
socio-economic threats but have received little attention.
Biomass capable of sustaining smouldering are logs, litter, duff, humus, peat, coal
seams and soils of high organic fraction, which global total carbon pool exceeds that
of the Earth’s forests or atmosphere. After the study of the 1997 extreme haze event in
South-East Asia, the scientific community recognised the environmental and economic
threats. The haze was caused by the spread of vast smouldering peat fires in Indonesia,
burning below the surface for months during the El Niño climate event. It has been
calculated that the 1997 fires released between 0.81 and 2.57 Gton of carbon gases
(13–40% of global emissions).
Smouldering fires propagate slowly through organic layers of the forest ground and
can reach deeper horizons if large cracks, natural piping or channel systems exist.
Once ignited, they are particularly difficult to extinguish despite extensive rains,
weather changes or fire-fighting attempts, and can persist for long periods of time
(months, years) spreading deep and over extensive areas. Differences with flaming
fires are important.
These wildfires burn fossil fuels and thus are about the only carbon-positive natural
fire phenomena. This creates feedbacks in the climate system because soil moisture
deficit and self-heating are enchanted under warmer climate scenarios and lead to
more frequent fires. Warmer temperatures at high latitudes are resulting in more
frequent Artic fires. Unprecedented permafrost thaw is leaving large soil carbon pools
exposed to smouldering fires for the fist time since millennia. This presentation
reviews the current knowledge on smouldering fires in the Earth system regarding
combustion dynamics, damage to the soil, emissions and feedbacks in the climate
system.
20

STOP FEU, Oran 2010
Plénières/Plenary talks
Les moyens expérimentaux de caractérisation de la dégradation thermique des
matériaux solides
T.Rogaume
Poitiers, France
Face aux coûts et impacts des feux, il est primordial de développer des moyens de
prévention et de protection. Toutefois, chaque feu étant de part ses caractéristiques et
son environnement un cas particulier, son étude requiert la mise en place et
l’utilisation de simulations numériques. En ce sens divers codes de simulation des feux
ont été développés, mais tous reposent sur une hypothèse limitante, le modèle de
pyrolyse. Ainsi de nombreuses études actuelles consistent à développer de nouveaux
modèles de pyrolyse, plus pertinents et performants. Toutefois, se pose toujours pour
le modélisateur la question suivante : quel modèle de pyrolyse prendre, est il valide
pour mes conditions ? Chaque modèle de pyrolyse est développé et mis en place à
partir de résultats expérimentaux.
C’est dans ce sens qu’est réalisée cette conférence, dont l’enjeu est de présenter les
différents dispositifs expérimentaux utilisés afin d’étudier la dégradation thermique
des matériaux solides dans le but de développer des modèles de pyrolyse. Pour chaque
dispositif expérimental, un bilan du principe de fonctionnement, des avantages et
inconvénients est réalisé
21

STOP FEU, Oran 2010
Communications Orales
Communications
orales
Oral Sessions
22

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
O.1.1
Risques de feux de forets en Algérie. Analyse du risque et bilan de l’année 2007
A.Adja, C. Mansour, A .Bounif
Laboratoire des Carburants Gazeux et de l’Environnement USTO
A l’instar des pays méditerranéens, le patrimoine forestier Algérien est exposé aux
risques du feu, en égard à sa composition floristique en espèces très combustibles et au
climat chaud et sec en été qui favorise la propagation des feux et de l’activité
anthropique, sans cesse croissante, des populations riveraines. Ce patrimoine, couvrant
une superficie de 4,7 millions d’hectares de forêts, de maquis et de broussailles, a été
touché en moyenne, sur 28.000 ha/an par les feux de forêts durant la dernière
décennie.
Par ses effets, le feu est un agent de destruction aussi bien pour les hommes et leurs
activités, que pour l'environnement.
Évaluer un risque, c’est mettre en regard le niveau estimé du risque et un certain
nombre de critères préalablement défini de manière à hiérarchiser les risques, sans se
préoccuper du moment de son apparition. Donc Évaluer un risque, c’est chercher à le
connaître, sans savoir quand le phénomène se produira
Il existe deux types d’évaluation: Une estimation dans le temps et dans l’espace
Le risque temporel n’est pas forcément uniforme sur l’ensemble d’un territoire,
l’évaluation des zones à risque : Pour avoir une action ciblée et adaptée, il est donc
important de connaître les zones présentant un risque élevé.
L'évaluation du niveau de risque peut être réalisée selon deux approches :
- A dires d'experts.
- Recours à des modèles mathématiques.
La simulation des feux de forêt, c’est-à-dire la prévision au cours du temps du
développement du front de feu et du contour de la zone incendiée, ainsi que des
caractéristiques du feu (puissance, longueur des flammes), a pour objectif d’améliorer
les actions de prévision et de lutte.
L'évaluation de la surface à l'attaque et la prédiction de l'évolution du front de flamme
sont des données importantes pour le déploiement des forces de lutte.
La simulation est un outil d’aide à la prise de décision. En aucun cas elle ne peut
remplacer celle-ci l’homme. Il faut distinguer plusieurs types de modèle dont:
23

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
- Les modèles locaux de propagation.
- Les modèles locaux de comportement du feu.
On peut distinguer les facteurs de déclenchement des incendies, qui sont généralement
d'origine anthropique et les facteurs du milieu naturel qui déterminent des conditions
favorables à l'éclosion et à la propagation des incendies. La contribution de ces
facteurs au risque peut être estimée à partir de l'observation des phénomènes
historiques et de l'expérience des personnels de terrain, ou encore de données
expérimentales.
Les feux représente sans aucun doute le facteur de dégradation le plus ravageur de la
forêt en Algérie, malgré les efforts engagé par l’état, le feu continu a détruire notre
patrimoine naturel et cela suite a l’étendu du foret algérienne, cependant il faut
intensifier les moyens humaines et matériel et surtout les rationalisé dans un
programme établi sur la base des études d’analyse de risque établi en collaboration par
les différents acteurs ; du terrains, des chercheurs d’université et de la société.
24

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
O.1.2
Exploration de l'Apport de l'Imagerie Satellitaire dans la Détection Avancée des
Feux de Foret en Algérie.
A.Benbouzid
Centre National des Techniques Spatiales
Les feux de forêt ont un impact social, économique et environnemental majeur. Les
pouvoirs publics consentent des efforts de plus en plus importants pour protéger les
forêts. Des facteurs économiques et sociaux sont à l’origine de l’extension du risque :
essor des activités de loisir et de récréation, pénétration des forêts périurbaines par un
habitat dispersé. La doctrine contemporaine adoptée face au risque d’incendie repose
sur le principe de réduction maximum des délais d’intervention sur place. Il est
impératif de détecter rapidement les départs d’incendies. Etant donné que la
surveillance des feux au sol par maillage du territoire par des tours de guet ou par
avion est coûteuse, l'outil spatial s'est imposé comme alternative de surveillance vu son
coût relativement bas, sa haute fréquence de revisite et la couverture de grande région.
A travers ce travail, nous souhaitons en utilisant autant que faire se peut des moyens
ouvert et à accès public (sites internent spécialisé, base de données image) apporter la
démonstration de l'apport de l'imagerie satellitaire dans la détection précoce des
départs de feux de forêt en Algérie.
Ce travail à pour objet principale la sélection et le test d'un algorithme adéquat pour la
détection active des feux et irruptions avec prise en compte de la nature de la surface et
des conditions atmosphériques relative à l’Algérie sur les images NOAA (canaux 2,
3,4) MODIS ou ASTER. Le principe est de détecter les pixels affectés par le feu avec
suppression des fausses alertes dues à la réflexion spéculaire sur les plans d’eau et les
nuages. En parcourant l'état de l'art des méthodes utilisées nous avons sélectionné un
algorithme simple en vue d'e l'implémenter rapidement dans Matlab. La méthode est
ensuite validée sur une image MODIS. La validation quant à elle se faisant sur la
comparaison du taux de détection des départs de feu avec les départs réellement établis
en exploitant les moyens disponibles comme des bases de données gratuites Internet
(Modis Rapid Response, etc). Le taux de réussite contribuera à l'exploration rapide des
possibilités offertes et à la maîtrise des conditions éventuelles et des limites qui
contraignent un usage de l'imagerie satellite dans la détection des départs de feux en
Algérie.
Keywords: hot spot, détection, précoce, satellite, MODIS, Infra-rouge
25

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
O.1.3
Les incendies de forets dans l'Est algérien; cas de Bejaia, Jijel, Sétif et Bordj Bou-
Arreridj
S.Merdas 1 , H.Boukerer 2 , L.Bouatia 1 , M.R.Boumedjane 2
1 Département de Biologie et Ecologie, Université Mentouri de Constantine.
2 Université El Hadj Lakhdar Batna ; E-mail : merdas_saifi20022000@yahoo.fr
Le rôle des incendies de forêts pour les écosystèmes est importants ; ils influencent
certaines fonctions écosystémiques dont le recyclage des nutriments, la régulation de
la succession végétale et de l’habitat faunique; ils maintiennent la diversité biologique,
réduisent la biomasse et permettent de contrôler les populations d’insectes et les
phytopathologies, la forêt algérienne représente un écosystème fragile contres les
incendies, vue la fréquence importante des incendies et les conditions favorables pour
le déclanchement des feux, ce phénomène représente un facteur
de dégradation remarquable, qui a des conséquences néfastes sur l’écosystème.
L’objectif de cette présente étude consiste dans un premier temps à faire un
état des lieux concernant les feux de forêts dans quatre wilayas de l’Est algérien
(Bejaia, Jijel, Sétif et Bordj Bou Arréridj), et dans un second, faire un bilan des
incendies sur une période de vingt ans allant de 1985 à 2004, les résultats obtenus
seront utilisés pour une stratégie d’aménagement des forêts.
Les incendies de forêts ont ravagé 126260.63 ha durant 20 ans pour l’ensemble
de la zone d’étude. La wilaya de Bejaia demeure la plus incendiée 62% de la superficie
brûlée soit (78.916.32 ha). Le nombre de foyers par compagnie, période (1985- 2000)
indique que le mois d’Août est le mois qui totalise le plus grand nombre de foyers. Les
formations les plus touchées par les incendies c’est les forêts. L’analyse de la variance
indique que les superficies brûlées diffèrent significativement d’une wilaya à une
autre, et varie proportionnellement en fonction des nombres de foyers importants (+
50ha). Les paramètres climatiques ne sont pas corrélés aux incendies de forêts, sauf le
cas des précipitations qui sont corrélées négativement aux incendies de forêts pour
Bejaia (r= -0.48).
Cette étude nous a permis d’apprécier le menace des feux de forêts dans la zone
concernée, ce qui nécessite des stratégies d’aménagement bien étudiées, à savoir la
maitrise d’utilisation des brûlages dirigés, sylviculture adaptée et les traitements des
combustibles, densité suffisante des TPF, réseau de surveillance avec postes VG
équipés et fonctionnels et enfin surtout les points d’eaux mobiles, et qui donnent des
résultats bénéfiques, et maintiennent la durabilité des écosystème.
Mots clés : Incendies des forêts, Superficies brûlées, Bilan des incendies de forêt,
Traitement du combustible, Brûlage dirigé.
26

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
O.1.4
Évaluation de La Télédétection Des Feux de Forêts par Classification
M.Rebhi, A.Belghoraf et J.Zerubia
Laboratoire Signaux et système- Université Abdelhamid Ibn Badis-27000
Mostaganem, Algérie Email : rebhi@univ-mosta.dz
Département d’électronique, Université des Sciences et de la Technologie d’Oran –
Mohamed Boudiaf, 31000 Oran, Algérie
INRIA Sophia Antipolis Méditerranée - 2004, route des Lucioles - BP 93 - 06902
Sophia Antipolis Cedex, France
Les feux de forêt durant les mois de faible pluviométrie sont un problème majeur en
Algérie. La direction Générale des Forêts a publié pour la période s’étendant
seulement du 01/06/2009 au 31/07/2009 le lourd bilan de 1477 foyers de feu avec une
moyenne de 24 nids de feu par jour causant la perte de 17076 ha de végétation dont
11946 ha de forêts et maquis soit avec un taux de 70 %.
Dans cet article, il s’agira de classification supervisée de feux de forêts. Parmi les
méthodes de classification les plus utilisées, on peut citer celle des machines à vecteurs
de support ou séparateurs à vaste marge (Support Vector Machine, SVM). Cette
technique nécessite une base d’apprentissage à ensembles d’entraînement positif et
négatif. En absence de données de satellites dédiés à la détection de feux de forêts,
l’algorithme appliqué sur une image Alsat-1 à trois bandes spectrales donne des
résultats très appréciables comparés à des relevés de terrain.
La figure 1 représente une image de la (Region Of Interest) ROI dans la Wilaya de
Jijel acquise dans les trois bandes spectrales par Alsat-1 après un feu de forêt ravageur
qui s’est déclenché pendant l’été 2007.
Figure 1: Image Alsat-1 de la zone d’intérêt.
La première étape était de sélectionner aussi convenablement que possible
l’ensemble des pixels d’entraînement. Ceci entraîne la répétition de cette étape autant
de fois pour converger vers des détections les plus proches des vérités de terrains (VT)
obtenues auprès de la Direction Générale des Forêts. Une fois la phase d’apprentissage
terminée, les résultats seront exploités pour déterminer à partir des histogrammes la
radiométrie des pixels indiquant des zones ravagées par le feu, c'est-à-dire la classe
positive selon la SVM.
La figure 1 est de 1297 x 1029 pixels. Les relevés de terrain constituant des VT
effectuées par les agents relevant de la Direction Générale des Forêts nous ont permis
d’élaborer une image référence. Cette dernière servira à vérifier les résultats obtenus
par notre algorithme de classification (cf. figure 2).
27

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
Figure 2 : Images classifiées avec :a- 3 pixels de voisinage (Résultats appréciables) ; b-
15 pixels de voisinages (Résultats grossiers)
L’évaluation de la télédétection par classification s’intéresse à déterminer, pour
chaque base d’apprentissage commune, le degré de pertinence de l’algorithme de
classification.
L’aspect de comparaison entre les résultats a été mis en exergue par le recours à des
base d’apprentissage de plus en plus élargies, en prenant pour la même base, les pixels
de connexité (son voisinage) avec un ordre croissant donnant différents résultats mais
pénalisant en terme de temps de calcul.
28

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
O.1.5
Problématique des feux de forêt en Algérie
M.Abbas (*)
Direction Générale des Forêts mohamedabbas13@yahoo.fr
En Algérie, à l'instar des pays méditerranéens, le patrimoine forestier continue à subir
les effets de la dégradation, notamment par les incendies, eu égard à sa composition
floristique en espèces très combustibles, au climat chaud et sec en été, accentué parfois
par des vents secs et violents (sirocco) qui favorisent l'éclosion et la propagation des
foyers de feu et à l'activité anthropique, sans cesse croissante, des populations
riveraines et autres estivants occasionnels.
Pour cela, l'administration des forêts, représentée par la direction générale des Forêts
entame la campagne de prévention et de lutte contre les feux de forêts en début de
chaque année, notamment en ce qui concerne les volets de sensibilisation et de
prévention. En effet, un large programme de sensibilisation est lancé annuellement en
direction de toutes les tranches de la société (écoliers, lycéens, étudiants, estivants,
riverains de la forêt et autres) par l'implication et l'utilisation de différents canaux de
communication (Télévision, radios, presse écrite, conférences débats, prêches du
vendredi). Ce volet s'avère être très important compte tenu du lien étroit et avéré qui
existe entre le déclenchement d'un feu et son auteur qui est principalement l'homme.
En matière de prévention, des travaux de préventifs (ouverture de pistes, de tranchées
pare feu, postes de vigie, points d'eau, débroussaillement et nettoiement des
accotements de routes sont menées aux niveaux de tous les massifs forestiers sensibles
et à proximité.
En matière d'intervention, l'administration des forêts est chargée notamment en chaque
début de campagne de mettre en place des brigades mobiles d'intervention, des postes
de vigie pour la surveillance et l'alerte rapide, des camions d'interventions, ainsi que
des chantiers d'interventions.
Ces moyens mis en place par le secteur des forêts sont appuyés par d’importants
renforts en moyens humains et matériels de la protection civile (notamment les
colonnes mobiles) et ceux des collectivités locales.
Comme il y a lieu de signaler la contribution indéniable des populations riveraines et
des citoyens dans la prévention et la première intervention sur les feux.
Un autre moyen non moins important utilisé ces dernières années c'est l’utilisation
d’outils modernes (images satellitales) dans la prévention et la gestion des feux de
forêts dans le cadre d'une coopération avec l'Agence Spatiale Algérienne, (ASAL)
29

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème I
notamment dans l'estimation des superficies parcourues par le feu et le taux de reprise
végétale.
Tout ce dispositif est mis en place pour faire face au danger éminemment important
constitué par les feux de forêts, puisque il faut savoir qu'en moyenne nous enregistrons
en Algérie, une superficie de 28.000 ha/an parcourue par le feu (moyenne sur dix ans).
Beaucoup d'efforts restent à consentir à l'effet de diminuer un tant soit peu l'incidence
de ce fléau sur le patrimoine forestier, en concentrant nos moyens sur la prévention et
la prise de conscience des populations pour une meilleure prise en charge de ce
phénomène.
(*) Sous Directeur de la protection du patrimoine forestier
30

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème II
O.2.1
Application des méthodes d’Ingénierie Incendie au Comportement des Structures
Métalliques sous des conditions de Feu
A. Kada*, N. Benlakehal*, B. Lamri *, B. Achour **, H. Bouchair***
* Université H.B.Bouali de Chlef, Dépt. G.C., kada_abdel@yahoo.com,
**Université de Mostaganem , Département de Génie Civil,
*** Polytech'Clermont-Ferrand, Département Génie Civil (LaMI)
Le feu est l’une des actions accidentelles de très courte durée auxquelles les structures
peuvent être exposées pendant leur durée de service ; et dans le contexte d’un
incendie, l’acier à une mauvaise réputation. Bien qu’il soit incombustible, on lui
reproche une faible résistance aux températures élevées en plus de faciliter la
propagation de chaleur par conduction. Dans le cas d’un incendie majeur, les éléments
métalliques sans protection sont endommagés ou ruinées. Ceci est principalement dû à
une réduction de la capacité de résistance des éléments métalliques:
Ce travail présente une méthode d’analyse par l’ingénierie d’incendie appliquée au
calcul de la résistance au feu des éléments métalliques poutres et la prise en compte de
la réduction des propriétés mécaniques des matériaux et les recommandations de
l’EC3 dans l’évaluation des caractéristiques thermiques de l’acier.
Le comportement de poutres à une seule travée selon le teste de Cardington est
comparé au test standard ISO 834
Mots clés :Charpente métallique, Acier, Feu, Protection incendie, Résistance au feu,
Ingénierie incendie
Fire is one of accidental actions that a building structure is bound to be subjected to
during its life time. In fire scenario, steel material bears the bad reputation of having
weak resistance to high temperatures besides allowing heat propagation by conduction.
This work done as part of the research project, presents the modelling of steel beams
and the analysis of their behaviour with regard to the reduction of material properties
and the EC3 recommendations
The research work presents fire engineering method applied to fire resistance design of
single steel beams with the effect of thermal and mechanical properties.
TheNumerical non-linear behaviour of single span beams has bean compared with
Cardington test.
Keywords: Fire, Steel beam, fire resistance, fire engineering, Eurocodes
31

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème II
O.2.2
Apport des analyses statistiques dans la prévention du risque des incendies
de forêts en Algérie
O.Meddour-Sahar 1 , R.Meddour 1 , A.Derridj 1 et C.Bouisset 2
1 Faculté des Sciences Biologiques et des Sciences Agronomiques Universté Mouloud
Mammeri Tizi Ouzou, Algérie. o.sahar@yahoo.fr
2 Laboratoire SET-UMR 5603 CNRS Université de Pau et des Pays de l'Adour, France
L’incendie, surtout à l’apogée de la période estivale, constitue une menace permanente
pour les forêts de la région méditerranéenne et représente la cause principale de
destruction des forêts.
En Algérie, la moyenne du nombre de feux est de plus de 1 300 par an (soit 2,34 % de
part relative du total méditerranéen), et la moyenne des surfaces incendiées est
d’environ 39 000 ha par an pour les dernières décennies (soit 6,5 % de part relative).
Incontestablement, dans le contexte du bassin méditerranéen, l’Algérie est l’un des
pays où le problème des feux de forêts se pose avec acuité et dont l’impact exige une
prise en compte. Il mérite de ce fait qu’on s’attarde sur le bilan historique et l’analyse
statistique de ses feux de forêts, d’autant que c’est l’un des pays méditerranéens qui
possède une des plus longues séries chronologiques sur les incendies de forêts (plus
d’un siècle).
L’analyse des informations relatives aux incendies de forêts sur une longue période,
plusieurs années ou décennies, permet de déterminer les caractéristiques spatiales et
temporelles du risque d’incendie. L’un des objectifs de cette analyse des feux passés
est de montrer comment l'analyse et l’interprétation des statistiques relatives à un
grand nombre d'incendies peuvent servir à l’élaboration des stratégies de prévention et
de gestion des feux de forêts.
Aussi L’évaluation de l’aléa incendie, basée sur les statistiques des « feux historiques
ou du passé » et la restitution des résultats obtenus sous forme cartographique peut
s’avérer d’un apport remarquable aux gestionnaires des forêts dans l’aide à la décision,
qui peuvent ainsi asseoir sur des bases logiques toute politique de prévention. En effet,
ces documents cartographiques des degrés de risque mettent en évidence des secteurs
sensibles à haut risque d’incendie (zones rouges), dans lesquels une concentration des
efforts et surtout des équipements de PFCI sont à prévoir en toute objectivité. Au final,
n'oublions pas que le but fondamental de l'évaluation des risques d'incendies est de
réduire leur fréquence et la superficie des zones brûlées, au moyen de mesures
préventives et d'assurer l'utilisation optimale des ressources limitées, dont on dispose
pour lutter contre les feux.
Mots clés : Analyse statistique exploratoire, feux de forêts, risque d’incendie, Algérie.
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STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème II
O.2.3
Simulation Numérique De La Dégradation Des composites à matrice métallique
(Ni) Protégé par des Barrières Chimiques Dans Les Constructions
Aéronautiques (Turbines).
H.Khelifa, M.Rahmani, A.Yousfi
Université de Amar-Thligi-Laghouat 03000. h.khelifa@mail.lagh-univ.dz
L’industrie aéronautique, durant de nombreuses années, a été le véritable
moteur du développement des techniques de revêtement thermique, notamment grâce à
la révolution technologique. L’augmentation des rendements des turbines
aéronautiques a toujours été un but poursuivi par les industriels du domaine. Cette
augmentation des performances passe notamment par une augmentation des taux de
compression de l’air dans les différents étages des compresseurs (donc par une
réduction importante des fuites possibles) et par une augmentation de la température
en entrée de la turbine. En parallèle, la diminution des masses, notamment celles en
mouvement, a entraîné une augmentation des niveaux de sollicitation des constituants
de la turbine.
Le concept de barrière thermique
est donc devenu un objectif majeur dans la
conception des aubes de turbines, et se
traduit généralement par l’apposition
d’un système composé de deux couches :
une sous-couche dite ‘d’accrochage’
déposée directement sur le substrat et
une couche de céramique destinée à
diminuer la température du superalliage.
Notre système est composé du superalliage
monocristallin à base Nickel, sur lequel on
vient déposer, , un aluminure de Nickel Figure 2
allié avec du Platine (Ni,Pt)Al, qui constitue
la sous-couche métallique. La céramique, composé d’oxyde de Zirconium (ZrO 2 )(cf
fig.2),
Le but de la communication est de bâtir dans la théorie de ces nouveaux
matériaux, un modèle numérique capable de simuler les mécanismes physiques qui
conduisent à l’écaillage de la barrière thermique en utilisant la mécanique de
l’endommagement et en couplant ces calculs à un calcul numérique fondé sur
l’utilisation de la méthode des éléments finis, c’est le code CASTEME 2005
(développé à l’Ecole des Mines de Paris et à l’Onera), la modélisation permet
d’estimer les contraintes de croissance dûes au changement de volume métal/oxyde.
Finalement, l’utilisation des essais mécaniques insérés dans la communication simule
33

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème II
l’endommagement dans la couche d’oxyde induisant la création de fissures, sans
chemin pré-établi, conduisant à l’écaillage de la barrière thermique.
Mots Clés : Barrières thermique, endommagement, superalliages, oxyde, céramique,
loi de comportement.
Bibliographies :
[1] A.M.Huntz, G.Sattonnay , K.Loudjani « Elaboration et caractéristiques des
couches minces d’oxyde de zirconium pour des applications de revêtements
protecteurs de matériaux de structure » Rapport de stage février – 2004- .
[2] Z.Suo , Mechanical and aerospace engineering department and materials institute
of Princeton university « Fracture in thin films » . Encyclopedia of materials, second
Edition 2001.
34

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème III
O.3.1
Control fire in the road tunnel by the optimization of the heat flux
Under longitudinal ventilation and water spray
H.Miloua*, A.Azzi** and W.H.Xing***
* Laboratoire de mécanique appliquée, USTO Fac. G-Mécanique Oran, Algérie
miloua_hadj@yahoo.fr
* * Laboratoire de mécanique appliquée, USTO Fac. G-Mécanique Oran, Algérie
*** LCD laboratoire de combustion et détonique ENSMA Poitiers France
This paper present a numerical simulation by CFD program named the fire dynamics
simulator (FDS) based on large eddy simulations (LES) .This study focused to the
large scale fire tests of a passenger car in a road tunnel. Many tunnels are equipped
with longitudinal ventilation systems to control smoke in the event of a fire, a smoke
and hot combustion products can form a layer near the ceiling and flow in the opposite
direction to the ventilation stream. This reverse stratified flow has an important
influence on fire characters, plume spread in the tunnel and comportment of tunnel
structure and all object existed behind the fire.
The results obtained which are (1) the heat release rate of a fire in a tunnel (HRR), (2)
all heat transfer modes, (3) the functions which related to the dispersion of smoke
resembling to the visibility, level of CO and soot density it’s consider a data to control
fire in road tunnel and (4) shape of plume after the interaction with water spray from
sprinkler.
Keywords: LES; fire; tunnel; longitudinal ventilation; sprinkler spray.
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STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème III
O.3.2
Etude des mousses liquides à base de PEO-SDS
M.Lounis 1 & K.Bekkour 2
1 Département de Physique – Faculté des SciencesUSTO-MB, BP 1505 El M’Naouer
31000 Oran, Algérie. E-mail : loumou2000@yahoo.fr
2
Institut de Mécanique des Fluides et des Solides - UMR 7507 ULP-CNRS Université
Louis Pasteur, 2 rue Boussingault, 67000 Strasbourg, France
Dans le domaine des feux et incendies les mousses sont de plus en plus utilisées pour
leurs propriétés physiques particulières qui les rendent très efficaces pour stopper et
lutter contre leurs propagations. Les études réalisées sur les mousses sont à bases de
polymères le SDS (Sodium Dodécyl Sulfate) comme agent moussant et un surfactant
le PEO (Poly Ethylène Oxyde) comme agent stabilisant. Une série de mesures
rhéologiques sur les mousses sont réalisées révèle une réelle possibilité de contrôle du
volume de mousse à produire ainsi que leur durée de vie. Ces deux paramètres peuvent
être optimisés grâce au contrôle des concentrations de SDS et du PEO. Les résultats
obtenus nous permettent également une reproductibilité de la qualité de mousse
désirée. Ces résultats varient d’un processus industriel à un autre, c’est pour cette
raison que les résultats expérimentaux obtenus dans des conditions expérimentales de
laboratoire.
Mots-clés : mousses, rhéologie, drainage, incendie, polymère, surfactant.
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STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
O.4.1
Etude de l’émission, de l’inflammabilité et des propriétés thermodynamiques des
Composés Organiques Volatils impliqués dans les feux de forêts accélérés
L.Courty 1,2 , K.Chetehouna 2 , J.Goulier 3 , L.Catore 4 , J.P.Garo 1 et N.Chaumeix 3
1 Institut P’, UPR 3346 CNRS, ENSMA, Université de Poitiers, 1 Avenue Clément
Ader, Téléport 2, BP 40109, 86961 Futuroscope Chasseneuil, France
2 ENSI de Bourges, Institut PRISME UPRES EA 4229, 88 Boulevard Lahitolle,
18020 Bourges, France, E-mail: khaled.chetehouna@ensi-bourges.fr
3 Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement, CNRS Orléans,
1c Avenue de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans, France
4 ENSTA ParisTech, 32 Boulevard Victor, 75015 Paris, France
Plusieurs travaux de recherches ont montré que dans certaines occasions les feux de
forêts se comportent de manière surprenante, changeant soudainement d’un
comportement modéré caractérisé par une vitesse de propagation relativement basse à
une propagation explosive caractérisée par une vitesse et une énergie libérée beaucoup
plus importantes. Ce phénomène est connu sous le nom d’ « explosion du feu », de
« feu éruptif » ou de « feu de forêt accéléré ». Il se produit généralement dans des
canyons et est responsable de nombreux décès au cours de la dernière décennie. En
effet, l’accident de Palasca en France en 2000 a tué deux pompiers. L’accident de
Kornati - Croatie, 2007 - a fait douze victimes et celui d’Artemida en Grèce en 2007 a
également tué 24 personnes.
Il existe actuellement deux approches hydrodynamiques pour expliquer ce phénomène.
Une approche thermochimique, basée sur l’inflammation d’un nuage de Composés
Organiques Volatils (COVs), a été développé dans des travaux antérieurs.
L’accélération brutale d’un feu de forêt peut être la conséquence de l’inflammation des
COVs émis par la végétation préchauffée par les flammes et accumulés dans les
canyons. En effet, certaines plantes méditerranéennes (Rosmarinus officinalis, Pinus
halepensis, Cistus albidus ...) lorsqu’elles sont chauffés produisent et émettent des
substances volatiles. La validation de l’hypothèse thermochimique repose sur la
détermination des limites d’inflammabilités inférieures de ces COVs. Il n’existe
aucunes données expérimentales dans la littérature sur les limites d’inflammabilité
inférieures de ces composés émis en fonction de la température et leur mesure
permettra d’améliorer cette approche. Les études de combustion d’un mélange de
COVs nécessitent des données thermodynamiques pour permettre des calculs
d’équilibre chimique et des études cinétiques. Pour la plupart des composés émis, il
n’y a pas de données thermodynamiques dans la littérature et ces données sont
estimées dans ce travail en utilisant plusieurs méthodes.
L’objectif principal de cet article est d’étudier les émissions, les limites
d’inflammabilité inférieures et de déterminer les propriétés thermodynamiques des
37

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
COVs impliqués dans les feux de forêts accélérés en utilisant une espèce végétale
représentative du bassin méditerranéen : Rosmarinus officinalis. Les résultats des
émissions montrent que ce type de plante émet quatorze COVs, principalement l’αpinène
et le limonène. Les limites d’inflammabilité inférieures de ces deux composés
sont mesurées dans une bombe sphérique et deux relations linéaires expérimentales
sont obtenues et comparées avec des corrélations empiriques de la littérature.
L’enthalpie standard de formation des quatorze composés est estimée par des
méthodes empiriques et théoriques adaptées.
38

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
O.4.2
Simulation numérique de la dispersion des polluants dans milieu urbain
(comparaison aves des résultats numériques et expérimentaux)
F. Bouzit , M. Bouzit, H. Ameur
Faculté de Génie Mécanique, USTO-MB
La pollution générée par la circulation automobile au cœur de la ville ainsi que par
les activités industrielles à sa périphérie est un problème aigu des grandes cités. Une
fois émis dans l’atmosphère, les polluants subissent deux types de contraintes : d’une
part ils réagissent chimiquement entre eux donnant naissance à de nouveaux polluants
tels que l’ozone, et d’autre part ils sont transportés par les vents. Nous avons choisi de
travailler à l’échelle locale autour d’un groupe de bâtiments.
La simulation numérique et la modélisation des comportements de fluides dans
divers écoulements et différentes géométries ont toujours été d’une importance
capitale pour les chercheurs, poussés dans cet objectif par des industriels soucieux de
trouver des outils de prédictions et d’analyses plus rapide et moins onéreux.
Le présent travail traite de la simulation numérique de la dispersion des polluants
dans un milieu urbain qui est une géométrie classique pour laquelle beaucoup de
travaux expérimentaux ont été réalisés et qui concerne surtout des visualisations
d’écoulements et des mesures de composantes de champs de vitesse, de pression et de
contrainte.
L’objectif de ce travail est de donner d’abord une définition bien détaillée de la
pollution et les différents polluants puis c’est aperçus généraux sur la couche limite
atmosphérique, les modèles de turbulence et les méthodes numériques. La première
partie qui est donc bibliographique est consacrée aux aperçus précédemment cités.
La deuxième partie et qui est la plus importante dans ce travail est consacré à la
simulation elle même. On commence d’abord par définir le problème abordé, ensuite
on donne une présentation globale du logiciel utilisé qui est le CFX, vient ensuite la
démarche proposée pour le traitement numérique de notre configuration qui passe par
la création de la géométrie, le maillage, les calculs, les résultats, les analyses et enfin
l’étude comparative.
Mots-clés : pollution, ville, ozone, modélisation, simulation numérique, couche limite
atmosphère, turbulence.
39

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
O.4.3
L’influence des variations de la température du gaz sur la production d’Ozone
par décharge électrique haute pression dans le mélange N 2 -O 2
M Benyamina, N.Ait hamouda, Ahmed Belasri
Laboratoire de Physique des Plasmas, Matériaux Conducteurs et leurs Application
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran EL M’NAOUER B.P. 1505,
31000 Oran, Algérie. Benyamina_amina@hotmail.com
L’ozone se produit naturellement dans l’atmosphère et présente un filtre de
protection a absorbant les rayonnements des longueurs d’onde inférieur à 310 nm. Vu
les différentes applications en technologie de cette molécule, les chercheurs
s’intéressent d’avantages à ses propriétés physico-chimique. La génération industrielle
de l'ozone est l'application classique des plasmas d'air hors équilibre à la pression
atmosphérique. Une basse température est obligatoire par ce que les molécules de
l'ozone se délabrent rapidement à la température élevée. L’étude est basée sur un
modèle cinétique temporelle pour la production d’ozone. La cinétique chimique
implique 64 réactions avec 18 espèces atomiques et moléculaires crées dans la
décharge.
Ce travail permet d’effectuer le calcul de l’évolution temporelle des
concentrations des espèces neutres, ionisés et excitées dans le plasma. Les résultats
montrent l’influence da la cinétique sur le rendement de la production d’ozone et
l’influence du chauffage du gaz par effet Joule.
Mots-Clés : Ozone ; plasma froid ; model cinétique temporelle : N 2 -O 2 ; effet du
chauffage.
10 13
(a)
(b)
densité électronique(cm -3 )
10 12
10 11
10 10
10 9
10 -8 10 -7 10 -6
Temps (s)
avec effet joule
sans effet joule
[O
3
](cm -3 )
10 16
10 15
10 14
10 13
10 12
10 11
sans effet joule
10 10
10 9
10 8
10 7
avec effet joule
10 6
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5
Tem ps(s)
Références:
[1] K. Yanallah, S. Hadj Ziane, A. Belasri and Y. Meslem”Numérical modeling of
ozone production in direct current corona discharge” journal of molecular structure
THEOCHEM, V°777, Issues13, p125, August(2006)
40

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
[2] A Kossyi, A Yu Kostinsky, Aa Mateveyev And Vp Silakov, "Kinetic scheme of
the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures", plasma sources
sci.technol. 1 207-220 (1992)
41

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
O.4.4
Forest fires smoke monitoring from SeaWiFS sensor images
A.Hassini ac , S.Deajean b , A.H.Belbachir a
a Laboratory of Application and Analysis of Radiations, Department of Physics
USTOMB. El M’nouer B.P.1505 Oran, Algeria. Tel: +213 74374379, Fax: +213 41560350
b Institute of Mathematics of Toulouse, UMR CNRS 5219, University Paul Sabatier,
31062, Toulouse cedex 9, France.
c Institute of Maintenance and Industrial Security, University of Oran, Algeria.
Correspondence to: A. Hassini (hassini.abdelatif@univ-oran.dz)
Monitoring of active fires allows the prediction of spread of fire fronts to areas with
values at risk. The forest fires smoke can be used to assist in fire fighting prevention
measures by indicating wind patterns, vegetation changes and other cumulative
factors. A method for detecting forest fires smoke using SeaWiFS (Sea-viewing Wide-
Field-of View Sensor) images is developed in this paper.
Because the long field of view in the visible spectrum compared with NOAA –
AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) sensor , multiregional
coverage (polar orbit satellite) compared with GOES and MSG satellites
(geostationary satellites), and, large spectral window of each channel compared with
MODIS satellite, SeaWiFS sensor is selected better for the extraction of Forest Fires
Smoke Plumes product.
The colour masking technique is proposed to extract the maximum fires smoke pixels
from the SeaStar/SeaWiFS images by using Fusion by Arithmetic Combination (FAC)
of spectral bands method. Each image used is converted from RGB (Red, Green,
Blue) to HIS (Hue, Saturation, Intensity) system, The results smoke plumes pixels are
obtained visually on the images Intensity and Saturation, then one looks at the values
taken by intensity and saturation for potentially applying them to other images in
routine.
In this research, we applied our detecting forest fires smoke algorithm in seven
different scenes, for a variety of conditions, including different regions of the planet,
and, different times, Smoke Pixel Reference Ratio SPRR is used to test the proposed
method. The largest values of this index are observed because of a small area of smoke
plumes in scene of image used (1.031% from Saturation image and 0.0950% from
Intensity image).
We found that the method can detect maximum pixels of smoke plumes in spite of
some limitations.
Key words: Remote sensing, Forest fires, SeaWiFS Images, Smoke, FAC method.
42

STOP FEU, Oran 2010 Orales Thème IV
O.4.5
Quelles essences de reboisement peut –on retenir pour le reboisement ?
M.Kaid-Harche
Département de biotechnologie ,faculté des sciences ,U.S.T.O. Mohamed Boudiaf.
e.m : armoise200@yahoo.fr
La forêt fournit à l’être humain l’oxygène, de multiples bienfaits (, bois liège, produits
pharmaceutique etc.) et des lieux de détente et de loisir.
En Algérie, les forêts et maquis couvrent 4,1 millions d’hectares soit un taux de
boisement de 16,4% pour le nord de l’Algérie et de 1,7 % pour les régions du sud. Les
essences prédominantes sont représentées par des Gymnospermes (conifères ou
résineux) principalement le pin d’Alep, le thuya, le cèdre, le genévrier et par des
Angiospermes, nous pouvons citer : le chêne liège, l’ eucalyptus, le chêne vert.
Le réchauffement climatique nous incite à diversifier le choix des essences forestières.
Des ligneux peu connus en Algérie, constituent au plan morphologique et structurale
de bons modèles à introduire dans les programmes de reboisement .Nous donnerons
quelques exemples d’arbres susceptibles d’intéresser le forestier.
43

STOP FEU, Oran 2010
Posters
Communications
en affiches
(Posters)
44

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.1
Etude de la dimension fractale du front dans un système désordonné binaire.
Application aux feux de forêt
M. Ammari et N. Zekri
USTO, Département de Physique, LEPM, BP 1505 El M’naouer Oran, Algérie
Dans ce travail nous tentons d'étudier la dimension fractale du front de feu D p et la
dimension fractale du front de la surface brûlé D s sur un système de type percolation
avec une densité p de cellules actives (contenant de la végétation). La dimension
fractale du front est utilisée par les pompiers pour optimiser les moyens de combat du
feu. Lorsque cette dimension est inférieure à 1, c’est que le front présente des coupures
non combustibles et le feu se présente sous forme de segments qui peuvent être
combattus facilement. Si cette dimension est supérieure à 1D le front devient linéaire
et demande plus de moyens pour être éteint.
Pour cette étude, un programme réalisé par le LEPM sera utilisé pour modéliser la
vitesse de propagation, la masse brulée et le front du feu. La dimension fractale du feu
sera investiguée pour différentes densités de végétation au dessus du seuil de
percolation.
Dans une seconde étape, on étudiera l’effet des reliefs (pentes et descentes du sol) sur
la dimension fractale du front. Le sol présentant des reliefs a une structure rugueuse
ayant une dimension fractale caractéristique appelée rugosité σ. Nous observons
ensuite l'influence de la rugosité du terrain sur la dimension fractale du front.
Figure. 1- Mesures de la dimension d’une courbe par la méthode des boîtes.
45

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
Figure. 3- nombre de sites en feu en fonction du temps pour p=0.5et p=1 et différentes sigma
Figure. 4- D p et D s en fonction de σ pour p =1 avec l x =2 et l y =6.
Mots clés : feux de foret, modèle de Réseau de Petit Monde, percolation,
caractérisation des réseaux, dimension fractale.
46

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.2
Caractérisation Statistique de la Structure d’un Réseau Aléatoire de Petit Monde
et son Application aux Feux de Forêt
F.Z.Benzahra et N.Zekri
USTO, Département de Physique, LEPM, BP 1505 El Mnaouer Oran, Algérie
Les propriétés de propagation d’un front (appliqué à la propagation des feux de
foret) sous l’influence des brandons et la zone d’interaction (lx, ly) due au
rayonnement sont examinées en utilisant le modèle du Réseau Petit Monde. Nous
avons analysé la distribution de connexions dans un réseau de Petit Monde et le
coefficient d’amas qui représentent les propriétés mathématiques du réseau.
Le modèle utilisé est un modèle stochastique qui permet de prédire le comportement
des feux de forêt. Il est une variante du modèle Réseau de Petit Monde social
initialement proposé par Watts et Strogatz qui permet en plus de la création des amas,
celle des connexions à longue distance. Ce modèle a été appliqué avec succès à la
propagation des maladies, il est caractérisé par un par un fort comportement en amas et
une distribution des connexions en loi de Poisson.
Le modèle du Réseau de Petit Monde a été aussi adapté à l’étude de propagation
des feux de foret, il inclue des connexions au-delà des proches voisins dues au
rayonnement des flammes ou les sautes de feux induites par les brandons que les
autres modèles de propagation ne peuvent inclure. Il a été validé par différents
résultats expérimentaux sur des feux réels.
Nous avons étudié la distribution de connexions et le coefficient d’amas et d’autres
caractéristiques de cet amas comme la taille et le nombre d’amas pour ce nouveau
réseau dans un système homogène et hétérogène (près du seuil de percolation). D’autre
part, nous avons retrouvé une distribution en loi de Poisson ainsi qu’un grand
coefficient d’amas pour ce type de réseau que nous avons comparé aux autres réseaux.
Tous ces paramètres changent significativement lorsque le nombre de connexions
par site augmente. Nous avons aussi trouvé que le nombre moyen de connexions
augmente en puissance avec la concentration de sites actifs suivant une loi universelle
près du seuil de la transition.
Cette étude nous a permis d‘analyser statistiquement l’effet des connexions à longue
distance qui sont les brandons. Nous avons trouvé que plus le nombre de brandons
émis par site est élevé plus le coefficient d’amas et la distribution de connexion sont
modifiés.
47

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
Fig.1. L'évolution du réseau de Watts- Strogatz : A partir d'un anneau régulier avec k=6(a), à la suite
du processus de reliage (b), en arrivant à une structure de graphe aléatoire (c). Une définition
alternative (d), lorsque seulement les courts circuits sont ajoutés à l’anneau originale de début.
Fig.2.La distribution de connexions dans un modèle de Watts-Strogatz P(k) ~Poisson(k).
Fig.4. réseau carré de petit monde (à2D) appliqué au foret mise en feux ,montre les connexion entre
les arbres ,que se soit des connexions entre proche voisins(celle en vert),ou bien les connexions à
longue distance(nommé aussi court-circuit)qui sont les brandons dans notre cas de feux de foret (celle
en blanc) ,ici lx

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
D onnées de la sim ulation
Ajustement en p 2
Nombre moyen de connexions λ
10
1
Seuil de percolation p c
0,1 1
proportion des sites actifs P
Fig.8. le nombre moyen de connexion en fonction de la proportion des sites actifs.
D’autre parts, le coefficient d’amas C qui mesure la cohésion du réseau est grand lorsque le réseau
obéit à une certaine hétérogénéité (avec connexions à longue distance) où la topologie aléatoire
(RPM), et diminue lorsque le réseau est homogène c'est-à-dire il existe certaine régularité (sans
connexions à longue distance).
Mots clés : feux de foret, systèmes complexes, modèle de Réseau de Petit Monde,
percolation, caractérisation des réseaux.
49

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.3
Etude de l’effet de variation du vent sur la propagation d’un front de feu
F-Z.Sabi et N.Zekri
USTO, LEPM, Département de Physique, BP 1505 El Mnaouer Oran, Algeri
Les propriétés de propagation d’un front (appliqué à la propagation des feux de
foret) sous l’influence d’un champ variable correspondant aux rafales de vent sont
examinées en utilisant le modèle du Réseau de Petit Monde.
Le modèle utilisé est un modèle stochastique qui permet de prédire le
comportement de la propagation des feux de foret. Il est une variante du modèle
Réseau de Petit Monde social initialement proposé par Watts et Strogatz qui permet
en plus de la création des amas, celle des connexions à longue distance. Ce modèle a
été appliqué avec succès à la propagation des maladies.
Le modèle du Réseau de Petit Monde est le mieux approprié pour l’étude de
propagation des feux de foret, il inclue des connexions au-delà des proches voisins
dues au rayonnement des flammes ou les sautes de feux induites par les brandons que
les autres modèles ne peuvent inclure, il utilise une double pondération basée sur le
temps de combustion, temps nécessaire au combustible de se consumer, et l’énergie
requise par la végétation pour s’allumer. Il a été validé par différents résultats
expérimentaux et par des feux réels.
Tout d’abord l’étude est faite analytiquement et numériquement avec le modèle à
1D dans un milieu homogène. Ensuite la propagation est examinée à 2D aussi bien
dans un milieu homogène que hétérogène où le feu se propage dans la phase vent
maximal et ne se propage pas dans la phase vent minimal.
Pour les milieux homogènes la propagation est stationnaire dans le cas des petites
périodes, la vitesse de propagation tend vers une vitesse moyenne entre la vitesse de la
phase vent minimal et celle de la phase vent maximal. Par contre, elle fluctue autour
de cette vitesse pour des périodes intermédiaire (comme indiqué sur fig.1). Un
phénomène bistable est observé pour de grandes périodes. Les systèmes hétérogènes
sont caractérisés par une propagation stationnaire pour les petites périodes seulement,
avec une vitesse plus lente due à l’hétérogénéité du système. La vitesse de propagation
diminue pour les grandes périodes où une compétition entre le temps de combustion et
la période du champ apparaît.
50

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
Fig.1 définition des variables
utilisées dans la description du
domaine d’interaction de la
cellule en feu i, δl=a est le
paramètre du réseau.
Vitesse de propagation
0,60
0,55
0,50
1 10 100
Pé r i o d e (T)
Fig.1 la vitesse de propagation en fonction de la
période T. Les courbes en pointillé et triangle
correspondent au calcul analytique, la courbe en étoile
au calcul numérique.
Mots clés : Réseau de Petit Monde, propagation de feu, champ périodique.
51

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.4
Une méthode de segmentation d’images pour la métrologie des feux de forêts
S.Rudz 1,2 , K.Chetehouna 2 , A.Hafiane 2 , H.Laurent 2 and O.Sero-Guillaume 1
1
LEMTA (UMR 7563 CNRS/INPL/UHP), 2 avenue de la Forêt de Haye – 54504
Vandoeuvre les Nancy cedex, France
2 ENSI de Bourges, Institut PRISME UPRES EA 4229, 88 boulevard Lahitolle,
18020 Bourges Cedex, France, E-mail: khaled.chetehouna@ensi-bourges.fr
Les feux de forêts deviennent, années après années, de plus en plus fréquents et
dangereux. Cette tendance ira en s’amplifiant dans les prochaines années à cause du
réchauffement climatique. Bien sûr les combattants des feux améliorent sans cesse
leurs outils, mais ils ne disposent malheureusement que de trop peu d’informations sur
la position du feu dans la plupart des cas. Pour remédier à ce problème la piste du
traitement d’image est explorée depuis une dizaine d’années. La localisation du feu se
fait alors en deux étapes consécutives : segmentation du feu puis calcul des
coordonnées. Bien que la deuxième étape soit maîtrisée, elle est directement
conditionnée par la qualité de la segmentation du feu dans l’image.
L’objectif de cet article est de proposer une nouvelle méthode permettant de segmenter
le feu dans une image en utilisant une caméra travaillant dans le domaine du visible en
raison de son faible coût. Ce travail s’appuie sur une étude de la distribution des pixels
de feux sur chaque composante des espaces couleurs RGB, HSV, YUV et Lab. Les
résultats obtenus ont permis de proposer une nouvelle méthode combinant une
classification par k-means sur la composante « b » de l’espace couleur Lab et
l’utilisation des propriétés de la distribution du feu dans l’espace couleur RGB. La
composante « b » de l’espace couleur Lab discrimine en effet particulièrement bien le
feu du reste de l’image tandis que la distribution dans l’espace RGB permet de
construire des modèles de références. Les performances de cette technique de
segmentation sont ensuite quantifiées à l’aide d’un critère d’évaluation supervisé qui
repose sur des images de feux annotées par un expert. Finalement une comparaison
avec d’autres algorithmes de la littérature est présentée afin de démontrer l’intérêt de
la méthode proposée. La suite de ce travail sera consacrée à l’amélioration de la
robustesse de l’algorithme en élargissant la base de données et en optimisant ses
paramètres.
52

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.5
Les feux de forêt dans la Parc National de Belezma: Stratégie de gestion.
H.Boukerker 1 , S.Merdas 2 , M.R.Boumedjane 1 , L.Bouatia 2
1 Université El Hadj Lakhdar Batna,
2 Université Mantouri Constantine
Email : hboukerker@yahoo.fr
Le Parc National de Belezma est une aire protégée se situe dans la partie orientale de
l’Algérie du Nord, dans le massif montagneux du Belezma qui se trouve à l’extrémité
Ouest du Mont Aurès dans l’Est Algérien. Il se localise à environ 7 km au nord-ouest
du chef-lieu de la wilaya de Batna.
Il correspond à un chaînon montagneux très accidenté marquant le début du massif des
Aurès, avec un relief très tourmenté, des vallées très étroites et des pics culminants
jusqu’à 2136m d’altitude (Djebel Tichaou) et 2178 (Djebel Refaâ).
Cette aire protégée préservent une vaste gamme de ressources patrimoniales de
nature culturelle et naturelle dans les Aurès à s’avoir la cédraie du Belezma joyaux
monuments naturels de la région des Aurès, il s’agit d’un patrimoine national et
mondial, unique écotype situé aux portes du désert qui abrite des espèces
faunistiques
et floristiques endémiques rares et rassîmes. La flore du Belezma représente 16,87%
de la flore algérienne qui en compte 3129 espèces et 398 espèces de faunes sont
ainsi recensées. Ces zones fournissent des possibilités éducatives et récréatives
importantes pour l’Algérie ainsi que pour des milliers de visiteurs algériens et
internationaux.
A cet effet il est plus que recommandé d’entreprendre toutes les actions possibles et
réalisables pour la protection, la valorisation et la réhabilitation de cette aire protégée
contre toutes perturbations ; maladies, sécheresse et surtout les incendies de forêts.
De ce point de vue, la gestion des feux de forêt dans le Parc National de Belezma -
Batna- a deux objectifs, d’une part de prévenir les blessures personnelles, la perte de
ressources et les perturbations sociales et d’autre part à travers les actions de
sensibilisation de mieux faire comprendre aux gens le rôle écologique du feu
et utiliser ses effets bénéfiques dans la gestion des ressources.
Atteindre ces objectifs à l’échelle d’une aire protégée exige une planification
judicieuse orientée par des recherches scientifiques, l’expérience de terrain des agents
forestiers et écologistes et une gestion de proximité efficace.
53

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
Dans les aires protégées en générale et le Parc National de Belezma spécialement; le
feu assure dans certains cas la régénération naturelle des peuplements surtout pour les
pinèdes et la santé écologique de l’écosystème Cédraie qu’est en état de dégradation
très avancée (Etat de dépérissement donc beaucoup de bois morts sur pied).
Ces incendies sont dans la plupart des cas les responsables du riche patrimoine
naturel que l’on retrouve actuellement dans le Parc National de Belezma. Les
gestionnaires des zones protégées et du feu s’aperçoivent de plus en plus que les
écosystèmes dans plusieurs zones dépendent du feu et d’autres perturbations, comme
le vent, pour leur renouvellement et leur santé. Lorsqu’il y a absence de feu, ces
écosystèmes changent, l’habitat se détériore et les zones protégées perdent le
patrimoine naturel qui avait causé leur création.
Le feu est essentiel du point de vue écologique mais il peut également menacer la
santé et la sécurité du public ainsi que autres valeurs. Pour réaliser ces objectifs
efficacement, un plan d’action à été établit par les gestionnaires et les scientifiques sur
la gestion des feux de forêt dans le Parc National de Belezma qui pris en
considération l’équilibre entre le besoin de protéger les valeurs et le besoin d’utiliser le
feu pour rétablir et maintenir la santé et l’équilibre des écosystèmes représentés dans
notre aire protégée..
Mots clés : Parc National Belezma, Feux, Forêts, Plan de Gestion, Plan d’action,
Régénération
54

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
P.1.6
Active Fire Monitoring with SEVIRI MSG Satellites
A.Hassini ab , A.H.Belbachir a
a Laboratory of Application and Analysis of Radiations LAAR,
Department of Physics USTOMB. El M’nouer B.P.1505 Oran, Algeria.
Tel: +213 74374379; Fax: +213 41560350 Email: abdelatif_hassini@yahoo.com
The first of the new generation of Meteosat satellites, known as Meteosat Second
Generation (MSG-1), was launched in August 2002. As with the current Meteosat
series, MSG is spin-stabilized, and capable of greatly enhanced Earth observations.
The satellite’s 12-channel imager, known formally as the Spinning Enhanced Visible
and Infrared Imager (SEVIRI), observes the full disk of the Earth with an
unprecedented repeat cycle of 15 minutes in 12 spectral wavelength regions or
channels.
Our goal is to collect maximum MSG images data with our real time acquisition
system, to trust the continuous observation of the Earth’s full disk with a multi-spectral
imager.
This paper gives an overview of the MSG SEVIRI instrument, the general approach
for the active fire monitoring, and the description of the algorithm together with the
practical application of the tests and the algorithm.
The AFMA algorithm (Active Fire Monitoring Algorithm) developed in this work is
able to detect most of the existing active fires with a minimum of false alarms.
The AFMA algorithm distinguishes between Diurnal and Nocturnal periods of day.
The algorithm itself is based on a simple threshold algorithm. A few results are
described and discussed.
Keywords: Satellite images, SEVIRI, MSG, Fires, AFMA algorithm.
Somme results:
Receivi
KU
EUMETSA
TUSBK
PCI-
Co
Figure 1. Global synoptic of MSG acquisition system.
Figure 2. AFMA algorithm: Pixel to be classified
as a diurnal fire pixel.
T4 > threshold1
SDev4 > threshold2
T4-T9 > threshold3
SDev9< threshold4
Diurnal fire
55

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
T4 > threshold5
SDev4 > threshold6
T4-T9 > threshold7
SDev9< threshold8
Nocturnal fire pixel
Figure 3. AFMA algorithm : Pixel to be classified as a Nocturnal fire pixel.
Satellites MSG-1
and MSG 2
Raw data Ch4,Ch8
and Ch9
Level 1.5 data Ch4, Ch8 and
Ch9
Input data
Figure 4. The flowchart of the fire-detection
algorithm for use with MSG SEVIRI data.
Calibration, radiometric
AFMA algorithm applied to
Output
Single date fire mask
56

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
N
0 250
Figure 5-a. A part of Channel Ch 4 (IR3.9) as acquired (Level 1.5 data) on 1st August 2006 at
13h15min UTC. Cities and overlay mask is processed after saving the raw image.
N
0
Figure 5-b. Apart of Channel (CH 4) IR3.9 brightness temperature acquired on 1st August 2006 at
13h15min UTC. Dark means low temperatures, bright means high temperatures due to the solar
reflection in channel IR3.9, low clouds appear warmer than the clear Atlantic Ocean and
Mediterranean Sea.
57

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème I
Congo-
Congo-Kinshasa
N
0 250
Figure 6: Channel (CH 4) IR3.9 brightness temperatures on 1st August 2006 at 13h15min UTC. Forest
fire pixels in Congo-Brazzaville and Congo-Kinshasa processed with the AFMA algorithm in diurnal
period.
58

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème II
P.2.1
Comportement au feu d’un poteau mixte acier-béton et moyens de prévention
S.Sekkiou, M.Mimoune, R.Belounis
Département de Génie civil, Université de Constantine, Algérie. E-mail :
s.savoir@yahoo.fr
Dans cet article, le comportement des poteaux mixtes en profils d’acier partiellement
enrobés de béton sans protection au feu et sous chargement axial, a été étudié en
employant le modèle de calcul simplifié de la méthode de l'Eurocode4 (EC4). Les
objectifs principaux de cette étude sont: évaluer d'abord la température des différents
composants de la section du poteau ainsi que la variation des caractéristiques des
matériaux les constituant; et analyser ensuite l'influence de plusieurs paramètres, tels
que la dimension de la section, le taux d’acier d’armature, la longueur de flambement
et les résistances mécaniques de l'acier de construction et du béton sur la résistance
ultime au feu ; et tirer de ce fait différents moyens de prévention Les résultats
montrent que les dimensions de la section, le taux d’armatures et la longueur de
flambement ont une influence significative sur la résistance au feu. Par contre, les
résistances caractéristiques des matériaux ont une influence modérée.
Mots clés : Résistance au feu; Incendie ; Section mixte acier-béton; Poteaux mixtes.
59

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.1
Physical properties of polymeric matérials
N.Berrahou, M.O.Bensaid, S.Hiadsi
Laboratory of the Electronic Microscopy and Materials Science
Physics Department-faculty of Science USTO. BP .1505 El M’Naouar, 31100 Oran,
Algéria :E-mail: berrahounoria@yahoo.fr
The structures and properties of polymer melts at various interfaces have been the
subject of numerous studies in recent years due to the critical role play in such
important polymer applications.Computer simulation has become a major tool in
polymer science in the same way as analytical theory and experiment. Consequently,
the development of appropriate method of simulations for the polymers is a field of
active research. These methods allow to investigate the propertiesof the polymer under
different conditions such as in solution, in a polymer melt or in the crystalline state. In
our work we have simulated by molecular dynamics method, two polymer chains in
their amorphous state , (poly methyl methacrylate) PMMA and (poly methyl acrylate)
PMA using different force fields PCFF, COMPASS, AMBER, to view their glass
transition. Given a simulated difference in Tg between the two chains in agreement
with experimental data. Energy studies have been undertaken to understand the
reasons for this discrepancy. The first study showed an energy difference mainly
attributable to differences in intermolecular interactions and opening angle intra-dyad.
These observations may explain the observed difference in Tg between the two
polymers. Thus the difference in results between the force fields used.
Keywords: polymethylmethacrylate; polymethyacrylate; molecular dynamics; glass
transition; force fields
References:
[1] Kuter Binder, Monte Carlo and Molecular Dynamics simulation in
Polymer Scienc, Oxford University Press 1995
[2] Mesfin Tsige ,P.L.Taylor ,Physical rewiew E,Vol 65 , 2002 , p- p 021805
[3] Ash BJ, Siegel RW, Schadler LS. Macromolecules .Vol 37, p-p.1358, 2004
[4] E. Rudrik, J. Thermal Analysis, Vol 49 , p. 465-469, 1997
[5] A.Soldera, N.Metatla, j .Molecular Design, Vol 4, p.721-736 2005
[6] E Osawa,KB.Lipkowitz, Reviewsin computational chemistry,Vol 6,p 6,1995
[7] A.Soldera, N.Metatla, j .Composites.PartA, Vol 36, p 521-530, 2005
[8] A.Soldera, Polymer, Vol 43, p-p 4269-4275, 2002
60

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.2
La variation dimensionnelle des BAP soumis au choc thermique
B.Boukni, H.Houari
Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions Université Mentouri
Constantine bokni_soria@yahoo.fr
La recherche sur les matériaux cimentaires ne cesse de progresser afin de répondre aux
besoins des industries de génie civil. La dernière innovation est le béton autoplaçant
(BAP)
La spécificité des BAP par rapport aux bétons traditionnels réside dans le fait qu’ils
sont extrêmement fluides et qu’ils ne nécessitent pas de vibration pour être mis en
œuvre. Se compactant sous l’effet de leur propre poids, ils peuvent être coulés dans
des zones très ferraillées ou dans des zones d’architecture complexe et difficilement
accessibles.
Diverses études suggèrent que l'addition des fillers, pouzzolaniques ou non
pouzzolaniques, au ciment de Portland affecte les propriétés du béton frais et durci
spécialement le retrait.
Ces exigences causent aussi une faible perméabilité, ceci à son tour affecte le
comportement du béton autoplaçant à haute température en particulier la migration
d’eau, qui influe sur les propriétés des bétons et leur déformation.
C'est dans ce cadre que s'inscrit cette recherche. L'objectif est de montrer l’évolution
des déformations dimensionnelles et pondérales des bétons autoplaçants (BAP) et que
présente l’ajout des additions sur les performances des BAP
L’étude est menée sur deux bétons autoplaçants avec deux formulations différentes
contenant un volume identique de granulat et présentant un rapport fillers/liant
variable qui prend les valeurs de 0.16 et 0.33 respectivement.
Des pertes de poids, les variations dimensionnelles avant et après le chauffage sont
analysées
Il en ressort de cette étude que l’augmentation du dosage de fillers affecte le retrait des
BAP, on observe une augmentation de retrait en fonction du dosage de fillers.
L’élévation de la température cause un fort raccourcissement puis une stabilité
remarquée pour les deux BAP.
Mots clés : BAP, haute température, retrait, variation dimensionnelle.
61

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.3
Renforcement de la structure du coton par insersion de nanocharges de
montmorillonite
Y.Koriche a,b , S.Semsari a
a Laboratoire de Génie Chimique, Département de Chimie Industrielle, Université
Saâd Dahlab, Route de Soumaâ, B.P. 270, Blida, Algérie
b Institut des Sciences et de la Technologie, Centre Universitaire de Khemis Miliana,
Route Theniet El Had, Khemis Miliana, Algérie E-mail : chahira_6@yahoo.fr
La résistance du coton au feu peut être obtenue par des procédés conventionnels
comme l’ajout de revêtements retard au feu, dérivés halogénés, hydroxydes
métalliques…etc. Néanmoins ces techniques causent des problèmes à
l’environnement, donc il y a un besoin d’utiliser d’autres technologies pour une
meilleure utilisation industrielle de la cellulose présente en abondance dans la nature.
L’objectif de ce travail est l’amélioration de la stabilité thermique de
bionanocomposites à matrice cellulose combinée avec de faibles quantités de
montmorillonite comme renfort et cela sans avoir recours à un traitement préalable du
coton.
La cellulose est fonctionnalisée par une réaction d’acétylation, la montmorillonite est
préparé par la méthode d’échange d’ions et des bionanocomposites acétates de
cellulose/montmorillonites on étés préparés dans le solvant acétone.
L’analyse FTIR a confirmée la présence d’argile dans les composites par l’apparition
de ses bandes caractéristiques, l’analyse DRX n’a révélée aucun pic de diffraction
propre à la montmrillonite, ce qui laisse à supposer que la structure est de type
exfoliée.
L’analyse morphologique SEM quant à elle, a permis de montrer l’homogénéité des
matériaux préparés et nous pouvons dire qu’il y a eu une bonne interaction entre
l’acétate de cellulose dissoute et l’argile, l’analyse thermogravimétrique nous a permis
de tirer des conclusions quant à la dégradation des échantillons, nous pouvons dire que
le processus de dégradation est ralenti par l’ajout d’argile et les résidus sont nettement
plus élevés.
Figure 1 : Image SEM du bionanocomposite
62

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
40
35
30
Intensité
25
20
15
10
5
5 10 15 20 25 30
2 Theta
Figure2 : Spectre DRX du bionanocomposite
Mots clés : Bionanocomposites, montmorillonite, coton, acétate de cellulose
63

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.4
Prediction of metallic properties for the Heusler alloys Cu 2 MnX
S-I. Messaoudi, Z.Mameri, M. Ferhat
Faculté des Sciences, Laboratoire LEPM, Université Des Sciences et de la
Technologie Mohamed Boudiaf d’Oran, Ilhem_phy@hotmail.com
Magnetically driven actuator materials, such as the ternary and intermetallic
Heusler alloys with composition X 2 YM, are studied within the density-functional
theory (DFT) with the generalized gradient approximation (GGA) for the electronic
exchange and correlation. The geometrical and electronic structures for the magnetic
L21 structure are calculated. The structures and magnetic moments at equilibrium are
calculated.
Keywords: Heusler alloy; Half-metallic; Band structure
64

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.5
Les distributions du Levy des intensités des courants dans des systèmes
composites
M. Mokhtari , L. Zekri
USTO, Département de Physique, LEPM, BP 1505 El M’Naouar, Oran, Algérie
La théorie de la percolation est un ancien modèle pour les systèmes désordonnés et ses
transitions de phases [21], elle est étudiée par différentes méthodes et techniques, les
unes analytiques (théorie de milieu effectif, théorie de champ, etc...) et autre
numériques (réseau de résistance aléatoire, simulation Monte Carlo…).
Les distributions du Levy sont impliquées dans beaucoup de phénomènes physiques.
Leurs caractéristiques principales sont une propagation très large et une longue queue.
Le but de notre étude est d'employer ces distributions du Levy pour comprendre la
transition métal-isolant dans les systèmes composites. En utilisant la méthode
exacte(ME) basée sur la résolution des équations de Kirchhoff, nous calculons les
intensités des courants à chaque point de réseau. Nous étudions les distributions
d'intensités des courants pour différentes épaisseurs du système. Nous interprétons ces
distributions en termes de loi du Levy. Pour le premier et le deuxième moment
diverge ceux qui nous mènent à dire qu’il existe une zone de . Après la détermination
des nous traçons l’allure de en fonction de l’épaisseur de système.
140000
120000
t100 f 15
p=0.25
100000
Distribution
80000
60000
40000
20000
0
-20000
-10 -8 -6 -4 -2 0
log I
Figure 1 : distribution du logarithme du courant pour la taille 100 et épaisseur 15
65

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
3,5
3,0
100x100x8
100x100x15
100x100x20
2,5
Exposant μ
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0,24 0,26 0,28 0,30
P
Figure 2: Exposant µ en en fonction de la concentration pour la taille 100 et pour
différentes épaisseurs.
Mots clés : percolation, composites, courant local, distribution de Levy.
66

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.6
Nouveaux Systèmes Vitreux à Base D’oxyde D’Antimoine
(0.7-x)Sb 2 O 3 -30 ZnCl 2 – x ZnBr 2
F.Rahal 1 , S.Saidi 1 , R.Lakhdari 2 , M.Legouera 2
1
Département de Chimie BP N°145, Université Mohamed Khider – Biskra, Algérie,
email : fela_78@yahoo.fr.
2 Département de Génie Mécanique, Université de skikda, Algérie
Le développement rapide de la technologie photonique nécessite de plus en plus des
matériaux efficaces, adaptés aux appareils photoniques tels que les matériaux pour
amplificateurs et lasers de forte puissance. L’amplification optique basée sur le
principe de l’effet laser peut être obtenue dans des matrices cristallisées ou vitreuses
grâce aux émissions radiatives des ions de terres rares. Les verres sont parmi les
matrices intéressantes pour leur transparence dans une large région optique et pour leur
aptitude à recevoir de grandes quantités d’ions de terres rares. A cet effet, Une
nouvelle famille de verres stables d’oxyde et d’halogénures dans les systèmes ternaires
Sb 2 O 3 -ZnCl 2 -ZnBr 2 a été mise au point. Plusieurs caractérisations ont été faites sur
deux systèmes ternaires. L’ensemble des propriétés évolue presque linéairement avec
la variation de la composition. Les résultats obtenus sont similaires à ceux des autres
travaux. Il apparaît que la structure de ces verres est plus ouverte d’où les faibles
valeurs des propriétés mécaniques. L’analyse calorimétrique différentielle a montré
que certaines compositions ne présentent pas de pics de cristallisation d’où leur grande
stabilité thermique.
Mots clés : Verres, L’amplification optique, La transparence, terres rares, L’analyse
calorimétrique différentielle.
67

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.7
Etude électrochimique sur le comportement corrosif des aciers des gazoducs de
SONATRACH.
M. Hadjel*, A.Benmoussat**
*University of Science and Technology of ORAN - Mohamed Boudiaf. Faculty of
Science. Department of Chemistry. LSTGP, B.P. 1505 ORAN 31000-Algeria E mail:
hadjel@univ-usto.dz
**Faculté des sciences de l’ingénieur Université Abou Bekr Belkaïd, Tlemcen
Les réseaux de transport des hydrocarbures particulièrement de gaz naturel, sont des
ouvrages permettant l’alimentation en continu. Par conséquent, la durée de vie et la
sécurité de ces ouvrages sont des paramètres importants pour assurer la continuité des
opérations de distributions.
Les défaillances de l’acier qui peuvent se développer en surface sont principalement
les pics de corrosion ou les fissures suivant un mode de dégradation complexe
caractérisée par une dégradation de l’état de surface de l’acier et l’apparition de pics
de corrosion à des profondeurs différentes ou réparties en surface.
Ces phénomènes sont préoccupants dans le transport par canalisation particulièrement
dans les industries pétrolières et dans les laboratoires de recherche. Le
développement des méthodes d'évaluation des défaillances par corrosion par une
estimation du taux de corrosion et de la durée de vie utilitaire restante permettra
également de définir les critères de réhabilitation des tubes corrodés et principalement
par des nouveaux matériaux ignifuges.
L’étude portera non seulement sur les interactions électrochimiques de corrosion des
aciers dans les milieux corrosifs par analyse électrochimiques stationnaires (courbes
de polarisation) et transitoires (spectroscopie d’impédance électrochimique), mais
également sur l’évaluation du taux de corrosion en utilisant l'outil statistique, les
modèles de calculs et la tendance de l’approche probabiliste.
L'objectif recherché de cette évaluation est la réhabilitation de l'acier de pipelines
en vue de sa réutilisation aux mêmes conditions d'exploitation, c'est à dire à la même
PMS (Pression maximale de service), afin de réduire les coûts de maintenance et
d'exploitation.
Dans ce travail des investigations ont été menés par des enquêtes sur les pipelines
corrodés au près de STT - SONATRACH (DRC) à Bethioua (ORAN), par des essais
aux différents laboratoires LPCMCE- Oran ' Algérie et (PERF) - ENSCL de Lille
(France).Ce travail a fait l'objet d'un projet de recherche CNEPRU E 01920060041 et
d'une thèse de doctorat en cours. L'étude n’étant pas encore finalisé, d'autres travaux
sont en cours. Ils vont permettre de mieux comprendre ces phénomènes
d’endommagement par corrosion et d’évaluer le taux de corrosion des pipes corrodés
par simulation par une étude en fiabilité et la proposition d'une meilleure protection
68

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
des gazoducs contre la corrosion et le feu par de des nouveaux matériaux ignifuges
respectant la réglementation et l’environnement.
Mots clés : corrosion – gazoducs – électrochimie - aciers API -5L- X60 -
environnement. Matériaux ignifuges.
69

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.8
Etude de la variation en fréquence de la conductivité d'un mélange
métal/diélectrique au seuil de percolation pour des fréquences proches de DC
F.Chari et N.Zekri
Laboratoire d’étude Physique des Matériaux, Département de physique, USTO-MB,
BP1505 EL M’naouar, Oran, Algérie. fai.chari@gmail.com
La transition de phase non conducteur/conducteur d'un composite métal-isolant
représentée par un réseau RC soumis à un courant continu, a bien été caractérisée aussi
bien pour des systèmes 2D que pour des dimensions supérieures. Ainsi, le seuil de
percolation et les exposants critiques ont été estimés [1].
Lorsque le système est soumis à un courant variable, l'isolant devient conducteur et le
mélange devient aussi conducteur. L'objectif de ce travail est d'étudier le
comportement de la conductivité du système pour des fréquences proches de DC afin
d'examiner la transition non conducteur/conducteur lorsque la fréquence devient non
nulle. Une attention particulière sera portée à la disparition des liens critiques dans ce
cas [2]. Cette étude sera ensuite étendue à des mélanges non conducteurs (en dessous
du seuil de percolation). Ces calculs destinés à déterminer les propriétés diélectriques
d’un composite pour de faibles fréquences, sera appliqué aux végétations qui sont
aussi des composites diélectriques (eau)-conducteur (la partie non liquide). Le calcul
des propriétés diélectriques dans ce cas revient à extraire les compositions du végétal,
très importants dans le cas de pyrolyse en présence d’un feu.
1E-4
log σ ∋ (Ω −1 )
1E-5
1000
700
500
100
46
312
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0
log fréq w (Hz)
Figure (1) ; la partie réelle de la conductivité en fonction de fréquence pour différente taille de
réseau.
70

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
0,0007
0,0006
0,0005
1000
700
500
312
100
46
0,0004
-σ ∋∋ (Ω −1 )
0,0003
0,0002
0,0001
0,0000
0,0000 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007
σ ∋ ( Ω -1 )
Figure (2) : Diagramme de Cole&Cole la variation de la partie imaginaire de la conductivité en
fonction de la partie réelle de la conductivité.
Mots clés : percolation, composites, réseau RC.
References
[1] D. Stauffer ET A. Aharoni, Introduction to percolation theory, Taylor and Francis,
London, 1991.
[2] J.P.Clerc, L.Zekri, N.Zekri, Statistical and the finite size scaling behavior of the red
bonds near the percolation threshold, Physics Letters A Vol 338 (2005) 169-174.
71

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.9
Modélisation de la spectroscopie d’impédance par un réseau électrique RC pour
détecter la position d’un diélectrique dans une composite métal-diéléctrique
G. Benabdellah ET N. Zekri
Laboratoire aboratoire d'Etude Physique des Matériaux, USTO MB, département de
Physique, LEPM, BP 1505 El M’Naouar, Oran, Algerie .* e-mail :
abedgh20@yahoo.fr
Dans notre modélisation, Nous avons utilisé la technique de la spectroscopie
d’impédance pour détecter la taille et la position d’un diélectrique dans une couche
mince métal-diélectrique. L’analyse est faite à partir des fréquences de relaxation du
système, et de la partie imaginaire et réelle de l’impédance complexe de ce matériau.
Ces systèmes sont modélisés par un réseau carré des impédances RC. L’impédance
totale équivalente du système est calculée par une méthode exacte basée sur les lois de
Kirchhoff. Nous avons montré que la fréquence de relaxation et la partie imaginaire
sont dépendent à la taille et à la position de diélectrique.
Fig. 1. Impédance effective en fonction de la
fréquence pour plusieurs tailles de l'amas isolant au
centre de système.
72

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
Fig. 2. La partie imaginaire de l'impédance effective en fonction de la
fréquence pour plusieurs tailles de l'amas isolant au centre de système.
Fig. 4. la variation de la fréquence de
relaxation en fonction de la position de
diélectrique
Mots clés : spectroscopie d’impédance, fréquence de relaxation, diélectrique
73

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
P.5.10
Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les poudres en projection
thermique
M.Abdelouahab, A.Nourreddin, A.Aissa
Laboratoire de physique énergétique et environnement, Département de physique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Email: aissa86@gmail0com
Ce travail concerne l’élaboration de matériaux par dépôts de gouttes métalliques On
s’intéresse aux échanges entre le gaz plasmagène et la particule. En effet en projection
plasma, des matériaux métalliques sont projetés à grand vitesse, dans un état fondu ou
semi fondu sur substrats préalablement préparés. Le plasma permet des températures
élevées (6000 à 12000 °K) qui assurent la fusion des particules des matériaux les plus
réfractaires.
La vitesse d’impact des gouttes est élevée et il est difficile de décrire leur
comportement à l’impact sur le substrat. De façon certaine le comportement à
l’impact est directement influencé par l’histoire thermique et dynamique de la
particule. Ce comportement dynamique est décrit par des simulations pour évaluer
indépendamment l’écoulement axisymétrique statique du jet de plasma et le
comportement de la particule injectée au sein de celle-ci.
Figure I-1: Principe de la projection plasma d’arc et ses principaux sous-systèmes Fonctionnels.
74

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
O.5.11
Etude des fluctuations du champ local d'un composite métal-diélectrique près du
seuil de percolation.
B.Bencherif et L.Zekri
Laboratoire d’Etude Physique des Matériaux, U S TOran, Département de Physique,
BP 1505 El M’naouar
Nous présentons un travail sur l’étude des seuils critiques dans les systèmes
binaires entre deux et trois dimensions représentant des matériaux composites de
différentes épaisseurs en nombre de couches (systèmes réelles). Ce travail a été très
peu étudié théoriquement car les données sont concentrées soit à deux dimensions
représentant des couches minces ou trois dimensions correspondant à des corps épais.
En outre, les seuils et exposants critiques sont connus à la limite thermodynamique, or
les expériences sont réalisées sur des systèmes de taille finie, ce qui ne permettait pas
d’observer le seuil de percolation jusqu’à présent.
Après une étude statistique réalisée sur plusieurs centaines d’échantillons, Nous
montrons principalement et en utilisant trois différentes méthodes que le seuil de
percolation décroît fortement dès que l’épaisseur du système commence à augmenter
(un nombre de couches faibles), et se stabilise à la valeur 3d bien avant que le système
atteigne sa forme cubique.
D’autres résultats concernant les fluctuations du champ local et l’analogie avec les
liens critiques sont discutés.
0,36
0,34
0,32
Pc
0,30
0,28
0,26
0 5 10 15 20
nbrf
Figure 3 : le seuil de percolation en fonction du nombre de couche pour les tailles 60 (cercle),70
(carré) , 80(triangle), 100(losange).
75

STOP FEU, Oran 2010 Posters Thème V
1,0
0,8
0,6
PP
0,4
0,2
taille 60x60x3
taille 60x60x5
taille 60x60x8
0,0
0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38
concentration p
Figure 4 : La probabilité de percolation PP en fonction de la concentration p
Mots clés : percolation, composites, champ local, réseau RC
76

STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
Quelques
lectures invitées
77

STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
ETiC : un laboratoire de recherche commun sur la combustion et l’incendie en
milieu confiné
Bernard Porterie et Laurence Rigollet
EPUM/ IUSTI Marseille IRSN, Cadarache
Fruit de collaborations établies de longue date entre l'IRSN, le CNRS et les Universités d'Aix-
Marseille I & II, le laboratoire ETiC (l’Etude de l'incendie en milieu confiné ) permettra de
conduire les recherches nécessaires pour apprécier les risques liés aux activités nucléaires et
industrielles. Il permettra également d'atteindre une taille critique de compétences pour aborder
des thématiques de grande complexité et mettre en œuvre les techniques les plus avancées de
simulation et d'expérimentation pour faire progresser la sûreté. Au-delà, cette coopération
exemplaire des équipes contribue à resserrer les liens entre les organismes au bénéfice de la
recherche et de la formation par la recherche. Associer des compétences complémentaires,
bâtir et gérer en commun des outils de modélisation et de simulation, diffuser la connaissance
et le savoir-faire acquis pour un cas spécifique, établir un dialogue interdisciplinaire, sont des
approches éprouvées pour appliquer des connaissances fondamentales à des problématiques
appliquées.
Au plan scientifique, son objectif est de comprendre, modéliser et prédire le comportement
d’un incendie en milieu confiné et ventilé, caractéristique des installations nucléaires et
industrielles. Dans la communauté scientifique, un élément qui fait consensus est la difficulté à
modéliser et à évaluer la source combustible, en termes de puissance, de production de suies et
de débit de pyrolyse. Une difficulté qui s’accentue lorsque le feu se développe en atmosphère
sous-oxygénée. Ces problèmes sont abordés dans le cadre d’ETIC au travers de quatre
thématiques scientifiques dans une démarche couplée d’analyse expérimentale mettant en
œuvre des techniques de mesures avancées, de modélisation et de simulation numérique : (1)
étude du mouvement des fumées, (2) combustion en conditions d’incendie, (3) développement
d’instrumentation dédiée aux interactions incendie-paroi et (4) développement de modèles à
champs.
De par leur caractère générique, les thèmes scientifiques abordés dans le cadre du laboratoire
ETiC, et les outils qui leur sont associés, ouvrent la voie à des retombées dans des domaines du
« hors-nucléaire », comme les feux en milieux urbains, industriels et naturels, la caractérisation
des matériaux, ou le développement d’outils prédictifs de simulation numérique.
Thèmes scientifiques du laboratoire ETiC
L’analyse des compétences existantes et des développements nécessaires à la conduite de ce
projet permet d’identifier quatre grandes thématiques scientifiques.
1. Mouvement des fumées d’incendie
Ce thème concerne les écoulements de fumées d’incendie dans une installation caractéristique
de l’industrie nucléaire comportant plusieurs locaux connectés par des ouvertures et ventilés
mécaniquement. Dans le cadre des études et recherches sur l’incendie, la propagation et le
contrôle des fumées constitue une thématique à part entière. Cette thématique s’inscrit
pleinement dans la démarche ISI (Ingénierie de la Sécurité Incendie) entreprise actuellement en
France, démarche qui vise à améliorer la sécurité des biens et des personnes en proposant des
solutions (notamment sur le désenfumage et le pilotage de la ventilation) allant bien au-delà
des préconisations issues des référentiels réglementaires. Si l’approche ingénierie se base
essentiellement sur l’utilisation d’outils de simulation (codes à champs voire codes à zones),
les expérimentations (sur site et en laboratoire) associées à une approche théorique restent
indispensables pour améliorer l’état des connaissances, tant sur le plan qualitatif
(compréhension et description des phénomènes) que sur le plan quantitatif (collecte des
78

STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
données pour l’amélioration des modèles utilisés dans codes de calculs). C’est dans cette
optique que sont définis, suivant trois axes, les objectifs et les enjeux de ce thème de recherche.
Le premier axe concerne l’approche théorique et la modélisation expérimentale des
écoulements de fumées sur des dispositifs à petite échelle en laboratoire. L’approche retenue
consistera à utiliser un mélange gazeux léger (air/hélium ou azote /hélium) pour simuler les
fumées. Une réflexion sera d’abord menée pour définir clairement les lois de similitudes
permettant de transposer les résultats vers la pleine échelle. Des tests seront ensuite entrepris
pour étudier le remplissage d’un local par un panache (c’est-à-dire le développement d’un
panache dans un environnement stratifié) puis les écoulements entre locaux via des ouvertures
type porte, gaine ou trappe. Les résultats obtenus permettront d’affiner les modèles utilisés
dans les codes à zones.
Le deuxième axe concerne l’application de méthodes de mesures non-intrusives permettant de
mesurer des champs de vitesse et de turbulence (LDV et PIV) et les concentrations (PLIF) dans
les écoulements à masse volumique variable ainsi qu’au sein de fumées d’incendie en
écoulement. Ce travail sera mené dans un premier temps à petite échelle (en laboratoire) dans
une optique de mise au point avant d’être appliqué à la grande échelle notamment dans les
installations du LEF. Il fournira une base de données pour la qualification des codes à champ.
Enfin, le troisième axe vise à utiliser les expérimentations, à petite et grande échelles, pour
collecter des données utiles à l’évaluation des sous-modèles de turbulence dans les codes à
champ. En effet, pour des écoulements turbulents principalement gouvernés par les forces de
flottabilité, la pertinence de certains sous-modèles reste un problème ouvert.
2. Combustion en conditions d’incendie
Un incendie qui se déclare dans une installation nucléaire, dont une des caractéristiques est
d’être étanche, peut conduire à des feux sous-ventilés. Il s’en suit généralement un
accroissement de la production globale de suie du fait de la viciation du milieu ambiant. Ceci
modifie en retour la rétroaction du rayonnement de la flamme vers le matériau combustible et
donc influence le processus de pyrolyse.
Ce problème constitue à l’heure actuelle un défi de recherche majeur pour la prédiction de la
puissance du feu et donc de son développement. Par ailleurs, les propriétés radiatives de la
flamme, et donc son potentiel à agresser thermiquement les éléments de sûreté voisins, sont
directement reliés à la teneur en suie et à ses propriétés radiatives.
L’objectif de ce thème est d’étudier les effets d’une atmosphère contrôlée sur la production de
suie pour des flammes d’incendie et sur la vitesse de pyrolyse du combustible. Les enjeux
scientifiques de cette thématique, sur lesquels la collaboration IRSN-IUSTI apporte une forte
valeur ajoutée, sont de:
- mieux appréhender les effets du niveau d’oxygène ambiant sur la production de suie et
le débit de pyrolyse, tout d’abord à petite échelle à l’IUSTI (Fire Propagation
Apparatus) et ensuite à échelle intermédiaire au LEF ;
- élaborer et/ou valider des modèles de production de suies à partir de ces données
expérimentales.
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STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
3. Développement d’instrumentation dédiée à l’étude des interactions incendie paroi
Lors d’un incendie dans une enceinte fermée, plus de la moitié de la chaleur dégagée par le feu
est transférée aux parois. Le transfert de chaleur par conduction aux parois est une thématique
de recherche importante pour la compréhension du déroulement de l’incendie. La mesure de
flux de chaleur est en particulier utilisée pour évaluer les bilans énergétiques au sein d’un local,
et de ce fait pour estimer la puissance du feu. L’interaction entre l’incendie et la paroi
provoque une modification des propriétés thermo-physiques des matériaux : calcination,
fissures, modification du contact fer-béton. Dans le cadre des recherches expérimentales sur
l’incendie, les difficultés soulevées par l’étude des transferts de chaleur sont notamment :
- le caractère agressif de la source de chaleur (flamme, combustion, rayonnement, suies),
- le caractère instationnaire et transitoire des mécanismes de transfert,
- les limites des capteurs actuels (niveau de température, effet des fumées),
- la nature inhomogène des parois et la variation de ses propriétés physico-chimiques
dans le temps.
L’objectif des travaux menés dans le cadre de la collaboration dans ce thème est de développer
des méthodes de traitement des mesures obtenues lors des essais incendies. Ces travaux basés
sur l’instrumentation mise en œuvre lors des expérimentations « feux » permettent d’améliorer
le traitement de l’information et de diminuer l’incertitude liée à l’estimation des grandeurs
recherchées. Il est ainsi possible de dégager des synergies entre les laboratoires DPAM et
l’IUSTI en ce qui concerne notamment l’étalonnage de capteurs et le développement de
métrologie dédiée à l’étude des effets de l’incendie sur les parois. Un exemple de cette
synergie se traduit par la mise au point d’un nouveau concept de fluxmètre basé sur la
résolution d’un problème inverse de conduction de chaleur qui, à l’aide de mesure de
températures, permet de déterminer les flux de chaleur entrant dans une paroi. L’originalité du
concept est de permettre à l’aide de l’instrument de suivre l’évolution périodique des propriétés
thermo-physiques des composants face incendie. L’enjeu de ce thème est d’élaborer un
prototype de capteur semi industrialisable qui sera testé lors d’essais de laboratoire puis
d’essais dans des conditions réelles dans l’installation DIVA de la DPAM.
4. Développement de modèles à champ
Les modèles à champ destinés à étudier le comportement des feux sont apparus aux milieux
des années 80. La difficulté de telles modélisations réside dans les couplages complexes
existant entre l’écoulement turbulent contrôlé par les forces de flottabilité, la pyrolyse des
matériaux combustibles, la combustion en phase gazeuse, la formation des fumées, le
rayonnement, et les interactions entre le foyer principal et le milieu environnant (parois,
ventilation forcée ou naturelle, cible, etc.). Malgré les avancées notables effectuées durant les
vingt dernières années, des problèmes fondamentaux subsistent.
80

STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
L’IUSTI et la DPAM développent des codes CFD complémentaires :
- le code de recherche SAFIR de l’IUSTI,
- le code ISISS de la DPAM, qui est
en open source, a pour vocation d’être utilisé par des
organismes de recherche et des industriels. Il contientt les modélisations développées
par les universitaires et
chercheurs.
Une connaissance
précise de la vitesse à laquelle les matériaux se dégradent et libèrent les
produits
combustibles gazeux
qui vont
générer la flamme est nécessaire pour prédire le
développement d’un feu. La
pyrolyse reste difficile à prédire dans des conditions réelles
d’incendie. Pour des matériaux de type thermoplastiques, qui en première approche
peuvent
être assimilés à des
liquides, une collaboration entree l’IRSN et l’IUSTI menée dans le
cadre de
la thèse de Yannick
Pizzo, a permis d’apporter une solution relativement simple dans
le cas de
la propagation de flamme assistée par la gravité, la pyrolyse étant relié à un
nombre de
transfert
de masse déterminé expérimentalement.
L’extension de cette approche à des matériaux plus
complexes (matériaux composites, cellulosiquess ou formant une couche de
résidus
charbonneux) semble difficile. La pyrolyse dépend alors non seulement des sollicitations
thermiques du milieu environnant sur le combustible solide, mais également des processus
physico-chimiques
complexes
liés à sa dégradation. Des modèles de dégradation
élaborés
existentt déjà, prenant en compte une cinétique à une ou plusieurs étapes ainsii que les
écoulements à travers la matrice solide. Les paramètres d’entrée de ces
sous-modèles sont
souvent
difficiles à estimer. Une détermination précise de ces paramètres
peut être obtenue à
l’aide d’algorithme
d’optimisation (algorithme génétique par exemple) et de tests standards
adaptés (FPA). La procédure d’optimisation consiste à introduire le modèle de pyrolyse dans
un code
à champ (ISIS ou SAFIR) et à extraire l’ensemble
des paramètres du modèle qui
minimise l’écart avec l’expérience. La validation à plus grande
échelle se
fera dans les locaux
de l’IRSN (futur dispositif du LEF) et de l’IUSTI (futur tunnel de feu).
La rétroaction du rayonnement de la flamme vers le matériau combustible est aussi un
problème fondamental. Les produits de pyrolyse libérés à la surface du combustible
génèrent
une flamme dont une partie du
rayonnement revient sur cette surface. C’est ce flux radiatif qui
pilote principalement la pyrolyse. Une
bonne prédiction du rayonnement nécessite non
seulement de connaître les concentrations en produits de combustion
et en suies, mais
également de résoudre précisément l’équation de transfert radiatif (ETR). Des méthodes de
résolution de l’ETR robustess et précises ont été incorporées
dans les modèles CFD. Deux
difficultés majeures subsistent : prendre en compte, d’une part, la nature spectrale du
rayonnement et, d’autre part, le couplage rayonnement/turbulence. Le premierr objectif
nécessite de recourir à des méthodes très
pénalisantes en termes de ressources informatiques.
La parallélisation des codes ISIS et SAFIR comble en partie ce handicap. L’élaboration d’un
modèle spectral de
rayonnement et la prise en compte du couplage rayonnement/turbulence se
fera dans le cadre du laboratoire commun.
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Lectures invitées
Propriétés fractales et dynamique du front.
Jean-Pierre Clerc
IUSTI, Marseille, France
Les grands incendies de forêts se propagent dans des conditions météorologiques,
topographiques et botaniques hétérogènes. Les contours de feux sont irréguliers, souvent
fractals, comme le montrent les images satellites de feux historiques. Le modèle de réseau de
petit monde est un modèle stochastique de réseau social qui prend en compte ces
hétérogénéités locales et les connections à courte et longue distances, responsables de la
propagation, comme le rayonnement ou les sautes de feu. Il utilise des paramètres
macroscopiques physiques et a été validé par comparaison à des données issues de feux
historiques (Lecture invitée d'Ahmed Kaiss). On montre que le modèle de petit monde
reproduit de façon satisfaisante le comportement fractal du feu. L'étude du comportement
dynamique du front de feu en fonction des paramètres du modèle permet d'identifier plusieurs
régimes de propagation. Les résultats montrent qu’il semble exister une corrélation entre la
dimension fractale du support sur lequel se propage le feu (D f ) et celle du front de feu ou de la
surface brûlée (d f ). La première est purement géométrique et liée au relief, alors que la
deuxième résulte des contraintes appliquées au contour de feu. Ces contraintes sont liées aux
hétérogénéités locales et peuvent être à courte portée (réaction-diffusion) ou à longue portée,
bien au-delà des plus proches voisins.
La première étape consiste à caractériser le support de la propagation. Pour cela, on peut
utiliser soit un paysage réel dont on détermine la dimension fractale en utilisant la méthode de
Box Counting 3D sur un modèle numérique de terrain (MNT) (Figure 1), soit construire
mathématiquement un paysage de dimension fractale donnée (fonctions brownienne, de
Weierstrass, etc.).
Figure 1
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STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
On simule ensuite la propagation du front de feu sur ce support pour un couvert végétal
homogène et en absence de vent. La taille du domaine d’interaction de chaque site en feu est
affectée par la topographie du lieu. Sur terrain plat, le domaine d’interaction est circulaire et
limité aux plus proches voisins, alors que sur un terrain en pente ascendante, ce domaine est
elliptique et porte au-delà des plus proches voisins. Pour un allumage ponctuel, la dimension
fractale varie au cours du temps, d’une valeur faible (voisine de zéro) en début de propagation
à une valeur proche de celle du support à la saturation pour des temps très grands où la
contribution collective des sites en feu est effective (Fig. 2).
La dimension fractale du paysage constitue un bon indicateur du comportement fractal du feu
et donc aider au dimensionnement des moyens de lutte à engager. Les travaux en cours visent
à mettre en évidence l’existence d’un temps caractéristique lié à la transition de régimes de
propagation.
Figure 2 : A gauche : évolution au cours du temps de la dimension fractale du front de feu
pour différentes dimensions fractales du support et différents taux de couverture végétale.
L’encart correspond aux temps faibles. A droite : comportement près du seuil de percolation.
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Lectures invitées
Le feu à l'interface forêt-habitat
Ahmed Kaiss
IUSTI, Technopôle de Château-Gombert, 5 rue Enrico Fermi, 13453 Marseille cedex 13
La problématique des grands incendies de forêts, responsables de la majeure partie des
surfaces brûlées, est qu'ils se propagent dans des conditions hétérogènes en termes de vent,
de végétation et de relief. Le modèle de « petit monde» est un modèle hybride basé sur le
réseau stochastique de réseau social qui prend en compte ces hétérogénéités locales et les
connections à longue distance (rayonnement, sautes de feu), responsables de la propagation.
L’existence de réseaux de "petit monde" a été révélée par l’expérience bien connue du
sociologue Milgram en 1967 dans laquelle il a constaté qu’il ne faut pas plus de six
intermédiaires, en moyenne, pour que deux personnes quelconques d’une même communauté
dans le monde soient mises en contact. Trente ans après, Watts et Strogatz (Nature 393 (1998)
440) en donnent une représentation sous la forme d’un réseau social ayant des propriétés
d’amas et permettant une connexion entre deux individus en un nombre fini d’étapes. Ce
réseau de petit monde utilise donc deux types de connexions, les unes impliquant les plus
proches voisins, les autres à longue distance (court circuits). La notion de connexions entre
proches voisins du modèle original est ici remplacée par celle de domaine d’interaction d’un
site en feu. Ce domaine est déterminé par un modèle macroscopique de rayonnement et
dépend des conditions météorologiques, de la topographie du terrain et de la végétation. Les
connexions à longue distance, au-delà du domaine d’interaction, comme celles générées par
l’action des brandons ne sont pas considérées ici.
Le modèle utilise également une pondération des sites basée sur la connaissance de deux
paramètres que sont le temps de combustion d’un site (i.e. le temps de résidence de flamme)
et l’énergie critique d’inflammation d’un site.
Figure 1 : Réseau régulier de petit monde et domaine d’interaction d’un site en feu. La forme
elliptique du domaine est liée à l’action du vent et/ou de la pente. Le domaine d’interaction est
constitué de deux demi-ellipses, l’une dans la direction principale de propagation, l’autre dans la
direction opposée. Le site en feu est au centre. Un site en feu brûle pendant le temps t c , qui correspond
au temps de combustion des éléments fins combustibles, ceux-là même qui propagent le feu.
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STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
La prise en compte de paramètres liés, par exemple, au type de végétation, à sa teneur en eau,
ou à sa charge ne modifie pas la procédure de pondération mais affecte directement le
domaine d’interaction d’un site en feu.
Le présent modèle peut être construit soit à partir d’un réseau bidimensionnel de sites de taille
égale (grille régulière homogène, invariante par rotation et translation), soit à partir d’un
réseau totalement amorphe polydisperse. Il est constitué de sites actifs de concentration p et
de 1-p sites non actifs. Un site est dit actif lorsqu’il contient du combustible végétal. La
distribution des sites actifs peut se faire de façon aléatoire, ou de façon déterministe par
l’utilisation d’une carte de végétation du terrain étudié. Lors de l’évolution du système, un site
actif peut se trouver dans l’un des quatre états suivants : sain, dégradé, en feu ou brûlé. Le site
est sain lorsqu’il n’a subi aucune dégradation thermique. Il commence à se dégrader dès lors
qu’il se trouve dans le domaine d’interaction d’un ou plusieurs sites en feu. Lorsque l’énergie
qu’il a reçue est supérieure ou égale à l’énergie d’allumage E ign , il s’enflamme et brûle
pendant un temps t c , appelé temps de combustion ou temps de résidence de flamme. Durant t c ,
ce site transfère alors son énergie par rayonnement aux sites situés dans son domaine
d’interaction.
L’énergie reçue par le site j localisé dans le domaine d’interaction de n sites en feu est donnée
par:
,
où H est la fonction de Heaviside et P ij la puissance reçue par le site j du site en feu i. La
contribution du site en feu i n’est plus prise en compte quand un autre site en feu se trouve
placé entre le site i et le site j (effet d’écran). Lorsque l’énergie reçue par le site j atteint
l’énergie d’allumage E ign , le site j se met à brûler. La puissance P ij et le domaine d’interaction
sont obtenus en utilisant le modèle de flamme solide et la méthode de Monte Carlo (Fig. 2).
Figure 2 : Simulation de Monte Carlo du transfert radiatif d’une flamme générée par la combustion
d’un site combustible vers les sites voisins. La flamme est ici représentée par un cylindre de 2 m de
diamètre et de 5 m de hauteur, inclinée d’un angle de 30° par rapport à la verticale du lieu. Son
pouvoir émissif est de 118 kW/m².
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Lectures invitées
Simulation de feux réels
Dans sa version la plus avancée, la végétation est répartie sur un réseau amorphe construit par
algorithme génétique (0.55

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Lectures invitées
300
(a)
2.1
(b)
250
4.7
4.7
y(m)
200
12.6
37.5
12.6
37.5
150
2.1
4.7
100
(c)
(d)
300
250
37.5
4.7
12.6
37.5
37.5
37.5
12.6
y(m)
200
4.7
4.7
2.1
150
1.4
1.4
100
100 150 200 250 300
x(m)
Figure 5
100 150 200 250 300
x(m)
La figure 5 montre les niveaux radiatifs reçus par une zone débroussaillée de 50 m de rayon autour
d’une habitation.
Comme nous l’avons montré à travers quelques exemples, les applications du modèle de
réseau de petit monde sont nombreuses, depuis l'élaboration d'un simulateur jusqu'à
l'établissement des plans de prévention du risque incendie de forêts ou à l'aide à
l'aménagement du territoire. Son extension à d’autres types d’écosystèmes (savanes, forêts
tropicales, etc.) nécessite de réaliser des expériences de laboratoire pour caractériser les
propriétés thermo-physiques des espèces végétales impliquées. Des travaux en cours visent
également à quantifier les émissions de gaz et de particules induites par un feu de forêt et
libérées dans l’atmosphère.
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Lectures invitées
Le boilover d’hydrocarbures répandus en couche mince sur une surface aqueuse
J.P.Garo et J.P.Vantelon
Département, Fluides, Thermique et Combustion, Institut P’, UPR CNRS 3346
ENSMA BP 40109, 86961 Futuroscope Chasseneuil France
A.C.Fernandez-Pello
Department of Mechanical Engineering, University of California at Berkeley
Berkeley, California 94720 USA
Résumé
L’inflammation d’un épandage accidentel d’hydrocarbure flottant à la surface de l’eau peut
conduire à un phénomène de caractère spectaculaire et redoutable, souvent appelé boilover en
couche mince. Dans certaines conditions, en effet, le flux de chaleur traverse la nappe de
combustible en feu, chauffe l’eau jusqu’à ébullition, et cette ébullition soulève le combustible
et le disperse, provoquant une véritable explosion du foyer.
Une étude systématique de ce phénomène complexe est présentée à partir d’expérimentations
menées à l’échelle laboratoire, sur différents types d’hydrocarbures représentant une large
gamme de composition (purs ou de coupes de distillation variables).
L’influence des paramètres majeurs jouant sur le processus, épaisseur initiale et point
d’ébullition du combustible, surface de la nappe, et leur impact sur l’échauffement des phases,
tant combustible qu’aqueuse, et sur le délai de déclenchement de l’ébullition, sont examinés.
Les résultats obtenus mettent bien en évidence le rôle des transferts thermiques en profondeur
et montrent que le boilover est dû à une ébullition de type nucléation hétérogène prenant
naissance à l’interface combustible-eau, l’eau étant surchauffée.
Une modélisation des transferts de chaleur permet enfin de bien appréhender les mécanismes
contrôlant le phénomène et de prédire les risques d’apparition de celui-ci.
Introduction
Le phénomène de boilover est le plus souvent associé aux grands stockages d’hydrocarbures à
larges coupes de distillation. En cas d’incendie en effet, la combustion préférentielle des
fractions les plus légères entraîne l’établissement de courants convectifs conduisant à la
formation d’une couche chaude, de température sensiblement uniforme, dont l’épaisseur croît
plus vite que la vitesse de régression de surface. Lorsque cette couche chaude, toujours
supérieure à 100°C, atteint l’eau souvent présente en fond de cuve, se produit une
vaporisation explosive aux conséquences dramatiques.
Le même type de phénomène peut toutefois se produire avec des épandages de couches
minces, et même pour des hydrocarbures purs, les transferts de chaleur de type conductifs
vers la phase aqueuse devenant prépondérants.
Une étude systématique de cette situation bien spécifique est présentée ici.
Protocole expérimental
L’étude est menée à l’échelle laboratoire, ce qui assure un environnement calme, une flamme
stable, et des conditions de transferts thermiques en profondeur dans les phases liquides
pratiquement uniformes. L’analyse des résultats s’en trouve ainsi grandement facilitée.
Des cuves métalliques, de forme circulaire, de profondeur 6 cm et de différents diamètres, 15,
23, 30 et 50 cm, sont utilisées. Pour chaque diamètre de cuve, différentes épaisseurs de
combustible sont testées, comprises entre 2 et 15 mm. En cours de combustion, le niveau de
l’interface combustible/eau reste fixe. Le profil de température dans les deux phases liquides,
combustible et eau, est déterminé à l’aide d’un peigne de thermocouples chromel-alumel, de
diamètre 0,5 mm, disposés horizontalement et dont les têtes se trouvent positionnées selon
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STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
l’axe des cuves. Ces cuves sont posées sur un peson qui permet de suivre l’évolution de la
perte de masse de combustible en fonction du temps.
Après une courte période de mise en régime, la vitesse de combustion atteint un état
pratiquement stationnaire. Lorsque le boilover se produit, la vitesse de combustion s’emballe
avec des projections aléatoires d’eau et de combustible pulvérisé. On passe d’une combustion
de surface « calme », à une combustion de type « explosif ».
Les combustibles utilisés sont : deux hydrocarbures à coupes de distillation (fuel domestique
(heating oil) (coupe de distillation restreinte) et fuel lourd (crude oil) : Kittiway 63%, Arabian
light 33%, Oural 4% (large coupe de distillation)) et cinq hydrocarbures purs : toluène, n-
octane, xylène, n-décane et hexadécane.
Résultats
-Vitesse de combustion et délai de déclenchement du boilover
La vitesse de combustion établie augmente avec le diamètre de cuve comme cela est
couramment observé dans cette gamme de dimension de nappe. La figure 1 montre
l’évolution du délai du déclenchement du boilover en fonction de l’épaisseur initiale de
combustible, pour les différents diamètres de cuve. Nous constatons que cette évolution est
pratiquement linéaire. Dans la mesure où le boilover se produit lorsque la température à
l’interface combustible/eau atteint la température de nucléation de l’eau, ces droites peuvent
être considérées comme représentatives d’une vitesse de pénétration thermique « apparente ».
Plus le diamètre de cuve est grand, plus cette vitesse apparente est élevée, ce qui est cohérent
avec l’accroissement de la vitesse de combustion avec la taille de la nappe. Comme la vitesse
de régression de la surface combustible est connue, il est alors possible de déduire, par
différence avec la pente des droites, la vitesse de pénétration thermique « effective »
responsable du boilover.
Figure 1 : Temps avant boilover
en fonction de l’épaisseur
initiale de combustible pour
différentes tailles de cuves
(combustible : crude oil).
Cette vitesse de pénétration thermique « effective » augmente avec le point d’ébullition du
combustible. En fait, la vitesse et le flux de chaleur à la surface diminuent lorsque le point
d’ébullition augmente. La vitesse de pénétration thermique apparente est en conséquence
réduite mais moins que la vitesse de régression, ce qui se traduit par une augmentation de la
vitesse de pénétration thermique effective [1].
Aussi, même si la vitesse de chauffage de la phase liquide est accrue, la différence entre la
température de surface et la température de nucléation de l’eau est augmentée, et le temps
pour atteindre cette température à l’interface combustible/eau devient relativement plus
important. C’est ce que l’on peut constater si l’on considère l’évolution du délai avant
boilover en fonction du point d’ébullition [1].
-Proportion de combustible brûlé avant boilover
Nous venons de voir que la vitesse de pénétration thermique responsable du boilover était
plus grande lorsque le combustible présentait un point d’ébullition plus élevé. En
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STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
conséquence, la proportion de combustible brûlé avant boilover décroît lorsque le point
d’ébullition du combustible augmente. La figure 2 montre cette évolution. Les valeurs
présentées sont indépendantes de la dimension de la nappe et en accord avec les valeurs de
vitesse de pénétration thermique qui sont responsables du boilover, ainsi qu’avec les vitesses
de régression limites. L’épaisseur de combustible encore présent au moment du boilover
augmente avec le point d’ébullition et, en conséquence, l’intensité de boilover augmente,
comme cela est bien observé.
Figure 2 : Proportion de combustible
brûlé avant boilover en fonction du
point d’ébul-lition (épaisseur initiale
13 mm; cuve:15 cm).
-Evolution de la température et caractéristiques du boilover
Un résultat intéressant est que le boilover se déclenche, dans tous les cas, lorsque la
température à l’interface combustible/eau atteint une valeur de l’ordre de 120°C. La figure 3
montre par exemple l’évolution des profils de température, depuis la surface du combustible,
à différents temps après l’inflammation, dans le cas de fuel domestique brûlant dans une cuve
de diamètre 15 cm et pour une épaisseur initiale de combustible de 11 mm (le boilover se
produit au bout de 630 s).
Figure 3 : Développement d’un profil
de tem-pérature verticale
(combustible : heating oil ; épaisseur
initiale : 11 mm ; cuve : 15 cm).
Il est bien connu qu’un liquide qui n’est pas au contact d’une phase gazeuse peut être
surchauffé, à pression constante, à des températures bien supérieures à sa température de
saturation. Le niveau de surchauffe observé ici, de l’ordre de 20°C et déjà mentionné par
d’autres auteurs [2, 3], est inférieur à ce qui pourrait être attendu. Il est plausible d’attribuer ce
bas niveau à la présence d’impuretés à l’interface. Ces impuretés tendent à favoriser une
nucléation de type hétérogène au détriment d’une nucléation homogène. La formation des
bulles de vapeur, leur croissance et leur ascension vers la surface combustible en feu, ont été
analysées dans un travail antérieur [4]. Une information intéressante est que les bulles
naissent à l’interface combustible/eau mais croissent coté combustible. Ceci correspond au
régime de type « bubble blowing » ; en d’autres termes la tension superficielle de l’eau est
bien supérieure à la somme de la tension superficielle du combustible et de la tension
interfaciale.
La vaporisation violente (le boilover) se produit lorsque la vitesse de nucléation des bulles de
vapeur devient si élevée que celles-ci ne peuvent plus cheminer régulièrement jusqu’à la
90

STOP FEU, Oran 2010
Lectures invitées
surface. L’important volume de vapeur d’eau générée soulève la couche de combustible et la
disperse dans la flamme. Du combustible sous forme très divisée se trouve ainsi injecté dans
celle-ci. Le résultat est toujours très spectaculaire avec la formation d’une boule de feu très
intense, de grande dimension par rapport au foyer initial.
-Intensité du boilover
Nous définissons l’intensité du boilover comme le rapport entre le débit massique de
combustible au cours de la brève période de vaporisation explosive et le débit massique de
combustible au cours de la période de combustion avant boilover. En fait, la durée de
boilover, courte, est difficile à déterminer du fait du caractère violent du phénomène. De plus,
il y a éjection assez aléatoire tant de combustible que d’eau hors du foyer. Aussi, l’intensité de
boilover n’est-elle qu’assez approximative et ne doit être considérée que comme une
estimation qualitative.
Il apparaît que l’intensité de boilover, ainsi évaluée augmente avec l’épaisseur initiale de
combustible mais décroît avec la dimension du foyer. L’influence du type de combustible sur
l’intensité de boilover est montrée sur la figure 4. Il est possible de constater que l’intensité
augmente avec la différence entre les points d’ébullition du combustible et de l’eau. Ce
résultat est en accord avec les résultats relatifs à la fraction de combustible brûlé avant
boilover (figure 2). En effet, la quantité de combustible encore non brûlé avant boilover
augmente avec le point d’ébullition et la quantité de combustible injecté dans les flammes est
plus importante. La figure 4 montre également que l’épaisseur d’eau surchauffée augmente
avec le point d’ébullition du combustible. On a ainsi plus d’eau vaporisée au moment du
déclenchement du phénomène et cela va aussi dans le sens de l’intensification de celui-ci.
Figure 4 : Intensité de
boilover et épaisseur d’eau
surchauffée en fonction du
point d’ébullition
(épaiSalemsseur initiale de
combustible : 13 mm ; cuve :
15 cm).
-Modélisation de l’échauffement du combustible et de son support aqueux
Les différentes caractéristiques du boilover, mises en évidence précédemment, s’interprètent
parfaitement à partir de l’analyse du transfert de chaleur monodirectionnel vers les deux
phases liquides.
En faisant l’hypothèse que le transfert est limité par la conduction, et en prenant en compte
l’influence du rayonnement en profondeur, une modélisation non-stationnaire a été
développée, en utilisant un schéma de différences finies implicite et en appliquant des
conditions limites appropriées [5]. Cette modélisation permet de prédire, avec un accord très
satisfaisant, l’évolution des profils de température et le temps de déclenchement de boilover ;
mais aussi de rendre compte de l’influence des paramètres fondamentaux que sont le point
d’ébullition du combustible, l’épaisseur initiale de celui-ci et la taille du foyer.
Toutefois, sur un plan plus pratique, il apparaît très utile d’être en mesure de prédire de façon
simple le déclenchement du phénomène. Dans cette perspective, il est possible de considérer
la phase liquide comme un milieu semi-infini, soumis à un flux de chaleur uniforme.
Sur la base des résultats expérimentaux précédents, si y 0 est l’épaisseur initiale du
combustible, t b le temps pour le déclenchement du boilover, r la vitesse de régression du
91

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combustible et r p la vitesse de pénétration de l’onde thermique responsable du boilover, on
peut écrire :
T b =y 0 /r+r p (1)
La relation entre le temps d’échauffement et l’épaisseur de l’onde thermique y peut être
obtenue en résolvant l’équation de conduction monodirectionnelle, avec les conditions limites
appropriées, lorsque la température de surface du combustible, initialement à l’ambiante T ∞ ,
est soudainement portée au point d’ébullition T b
La distribution de température au sein de la phase liquide est alors donnée par la solution
classique :
T b -T/ T b -T ∞ =erf(y/2(αt) 1/2 )
avec α la diffusivité thermique de la phase liquide.
La fonction erf étant donnée par tous les ouvrages de référence en transfert de chaleur, une
valeur X de la quantité y/2(αt b ) 1/2 peut être déduite, pour chaque combustible, en prenant T
égal à 120°C, température de surchauffe de l’eau à l’initiation du boilover.
Mais r p =y/t b et cette vitesse de pénétration de l’onde thermique peut s’écrire :
r p =2X(α/t b ) 1/2
En substituant cette valeur dans l’équation (1), il vient :
rt b + 2X(α/t b ) 1/2 =y 0 (2)
Les temps de déclenchement du boilover obtenus expérimentalement pour les différents
combustibles, avec différentes conditions d’épaisseur initiale de ceux-ci et de taille de foyer,
sont comparés avec les temps calculés à partir de cette relation (2), sur la figure 5. Il est
possible de constater que l’accord est assez satisfaisant (

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Lectures invitées
Références :
[1] J.P. Garo, J.P. Vantelon and A.C. Fernandez Pello, « Boilover burning of oil spilled on
water », Twenty-Fifth Symposium (International) on Combustion. The Combustion Institute
Pittsburgh, pp.1481-1488, 1994.
[2] M.Arai, K.Saito and R.Altenkirch, « A study of boilover in liquid pool fires supported on
water. Part I: Effects of water sublayer on pool fires”, Combustion Science and Technology,
71, pp.25-90,1990
[3] H.Koseki, M.Kokkala and G.W.Mlholland, “Experimental study of boilover in crude oil
fires”, Fire Safety Science, Proceedings of the Third International Symposium, Elsevier,
London and New-York, pp.865-874, 1991.
[4] J.P. Garo, J.P. Vantelon and A.C. Fernandez Pello, « Effect of the fuel boiling point on the
boilover burning of liquid fuels spilled on water », Twenty-Fifth Symposium (International)
on Combustion. The Combustion Institute Pittsburgh, pp.1461-1467, 1996.
[5] J.P. Garo, Ph. Gillard , J.P. Vantelon and A.C. Fernandez-Pello, « Combustion of liquid
fuels spilled on water. Prediction of time to start of boilover », Combustion Science and
Technology, 147, 1-6, pp.39-59,1999.
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Lectures invitées
Les moyens expérimentaux de caractérisation de la dégradation thermique des
matériaux solides
Thomas Rogaume
Institut Pprime, UPR 3346 CNRS, département Fluides, Thermique, Combustion, ENSMA, BP
40109, 86961 Futuroscope cedex. thomas.rogaume@lcd.ensma.fr
Face aux coûts et impacts des feux, il est primordial de développer des moyens de prévention
et de protection. Toutefois, chaque feu étant de part ses caractéristiques et son environnement
un cas particulier, son étude requiert la mise en place et l’utilisation de codes de simulations
numériques. En ce sens, divers codes de simulation des incendies ont été développés, mais
tous reposent sur une hypothèse limitante, le modèle de pyrolyse. Ainsi de nombreuses études
actuelles consistent à développer de nouveaux modèles de pyrolyse, plus pertinents et
performants. Toutefois, se pose toujours pour le modélisateur la question suivante : quel
modèle de pyrolyse prendre, est il valide pour mes conditions ? Chaque modèle de pyrolyse
est développé et mis en place à partir de résultats expérimentaux.
C’est dans ce sens qu’est réalisé ce travail. L’enjeu est de présenter les différents dispositifs
expérimentaux utilisés afin d’étudier la décomposition thermique des matériaux solides pour
le développement des modèles de pyrolyse. Pour chaque dispositif expérimental, un bilan du
principe de fonctionnement, des avantages et inconvénients est réalisé.
Le modèle de pyrolyse répond à un double enjeu : décrire la vitesse de perte de masse du
combustible et la quantité de gaz volatils formés. Il est alors d’une grande importance car il
décrire le terme source (1ere étape de la combustion) et en ce sens il va avoir un impact sur :
‐ Les caractéristiques de l’inflammation (température, délais… )
‐ Les caractéristiques de la combustion (phase gazeuse)
Rappel de la problématique
Les modèles de pyrolyse ont pour enjeu de décrire la vitesse de perte de masse des
combustibles solides et la quantité de gaz volatils générés en fonction des conditions aux
limites, notamment du bilan thermique.
Lorsqu’un solide, initialement à température ambiante, est soumis à un flux de chaleur q ° i , sa
température en surface augmente, mettant en jeu un certain nombre de processus physiques et
chimiques, présentés sur la figure 1.
Figure 1. Processus simplifié de dégradation d’un combustible solide [1].
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Lectures invitées
Le processus est considéré ici monodimensionnel selon l’axe x et l’échantillon a une épaisseur
L. La surface supérieure du combustible qui reçoit la chaleur se situe à x=0 et l’ensemble des
paramètres évoluent au cours du temps t. Il est important de noter que la position de cette
surface (qui reçoit le flux de chaleur) va évoluer (régresser) en fonction de la vitesse de perte
de masse. La chaleur (ainsi que la température T) va se répartir au sein du combustible par
conduction q ° c, tandis qu’une autre partie de la chaleur est rerayonnée à partir de la surface du
combustible, q ° r.
La phase solide va produire une quantité de gaz à la vitesse m ° p. En fonction de cette vitesse,
l’oxygène peut diffuser en surface et à l’intérieur du combustible en fonction de la
perméabilité χ, suivant un gradient de fraction massique Y O2 . La dégradation thermique va
générer une fraction massique de combustible gazeux Y s et de combustible solide résiduel
Y F,s . L’ensemble des paramètres évoluent en fonction de l’épaisseur x et du temps t : (x,t).
La description de la dégradation thermique nécessite la résolution de l’ensemble des équations
de conservation : masse, énergie, espèces et parfois quantité de mouvement. Toutefois, face à
la complexité de cette résolution, aux temps de calculs générés et aux dimensions des
domaines à modéliser, de nombreuses hypothèses et simplifications sont réalisées.
La dégradation thermique va ainsi dépendre :
- De la température, T(x,t).
- De la fraction massique locale de combustible, Y s (x,t).
- De la fraction massique locale d’oxygène, Y O2 (x,t).
- De la fraction massique de combustible solide résiduel, Y F,s (x,t).
- De la perméabilité, χ(x,t).
- De l’épaisseur de pénétration de l’oxygène, δ O2 (t).
- De l’épaisseur de la zone réactive, δ F (t).
- De la valeur des constantes cinétiques, A i , n i , m i , E i.
Les investigations expérimentales
Les modèles de pyrolyse sont développés à partir d’investigations expérimentales. Les
paramètres qu’il est nécessaire de déterminer sont :
• Caractéristiques chimiques : composition élémentaire, masse moléculaire, degré de
polymérisation…
• Propriétés physiques et thermiques : k, ρ, Cp, , ∆H…
• Caractéristiques de la décomposition thermique : vitesse de perte de masse (MLR),
délais et température d’inflammation, quantité de gaz, composition des produits
volatils
C’est ce dernier point qui est traité ici. La problématique des essais expérimentaux est alors :
- De connaitre et de maitriser les paramètres influençant la dégradation (conditions
initiales et conditions aux limites).
- D’être représentatif des conditions réelles d’incendie.
Se pose alors la problématique des échelles de travail. Plus les essais sont conduits à petite
échelle et plus les paramètres de la décomposition sont maîtrisés et connus, mais moins l’on
est représentatif de la réalité d’un feu, et inversement en fonction de l’augmentation des
échelles de tests.
De manière courante, 4 échelles sont considérées :
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Echelle de travail Taille des échantillons Dispositifs expérimentaux
Echelle matière
Petite échelle (ou échelle
matériau)
Echelle produit
Essais taille réelle
Quelques mm
1 à 15 cm
10 aines de cm au m
m à 10 aines de m
• Analyse Thermogravimétrique (ATG)
• Analyse Thermo différentielle (ATD)
• Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)
• Four tubulaire
• Cône calorimètre
• Fire Propagation Apparatus (FPA)
• Vitesse de propagation latérale de flamme,
IMO-LIFT
• Medium Burner
• Single Burning Item
• Room corner test
• Caisson
• Plate-forme
• Tunnel
Etudes à l’échelle de la matière
Ces dispositifs permettent de définir et de mesurer :
- La perte de masse et la vitesse de perte de masse au cours du temps et de la
température, ATG
- Les températures de décomposition, ATD
- Les températures de transition de phase et de décomposition, la capacité
thermique spécifique, les enthalpies de réaction, DSC
- Les espèces volatiles émises, Four tubulaire.
Le principe des expériences est assez proche, quels que soient les dispositifs expérimentaux :
un échantillon de quelques milligrammes est positionné dans un four balayé par un gaz
vecteur connu : atmosphère inerte, sous air, concentration réduite en oxygène (0≤O 2 ≤21%).
Le four peut alors subir une rampe de montée en température à une vitesse de chauffage
connue (souvent comprise entre 5 et 50°C/min) jusqu’à une température maximale connue
(souvent jusque 1100°C). Il peut également être possible de faire des montées en températures
avec des rampes et des plateaux.
Les avantages de ces techniques sont la parfaite connaissance des conditions de
décomposition thermique :
• Température connue, pas de gradient de température dans la particule
• Vitesse de Chauffage connue
• Fraction massique locale de combustible homogène, pas de diffusion d’espèces
• Concentration locale d’oxygène connue, pas de gradient et de diffusion d’oxygène
• Perméabilité nulle
• Epaisseur de la zone réactive infiniment mince
Les inconvénients sont inversement la mise en place de conditions de décomposition qui ne
sont pas représentatives des scénarios réels de feux : faibles vitesses de chauffage, pas de
gradient de température et d’oxygène, solide infiniment mince.
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Etudes à l’échelle du matériau
Les deux dispositifs principalement utilisés sont le cône calorimètre et le fire propagation
apparatus. Un échantillon de plusieurs grammes (et de 100*100*épaisseur mm 3 ) est
positionné dans un porte échantillon sur une balance de précision. Il subit alors une agression
thermique à un flux de chaleur connu (entre 0 et 100 kW/m 2 ). En fonction des études, un
système d’allumage piloté est également mis en place. Ces dispositifs permettent de
déterminer la perte de masse et la vitesse de perte de masse au cours du temps, le délai
d’inflammation, le flux d’énergie libéré par la combustion (HRR) et si un couplage avec des
analyseurs de gaz est utilisé, la composition des produits volatils et de combustion.
Les avantages de ces dispositifs sont qu’ils représentent assez bien les conditions réelles de
combustion. Inversement, seul le flux de chaleur radiant est connu. Ainsi, les paramètres
suivants ne sont pas connus : la température de surface (de l’échantillon) et sont transfert, la
concentration en oxygène en surface et dans l’échantillon, la perméabilité du combustible, la
vitesse de chauffage, l’épaisseur de la zone réactive.
Ainsi il est impossible d’initialiser les modèles (au sein desquels la température et l’oxygène
doivent être renseignés et le suivi de la vitesse de perte de masse ne peut pas se faire en
fonction de la température.
Etudes à l’échelle produit :
Le single burning item et le medium burner permettent de suivre l’évolution de la vitesse de
perte de masse et la vitesse de propagation du front de flamme au cours du temps. Un
échantillon de plusieurs centaines voir milliers de grammes subit alors une agression
thermique par une flamme (brûleur) de puissance parfaitement connue. Dans le cadre de la
LIFT, le combustible en position verticale, est léché par une flamme pilote tandis qu’il reçoit
dans un même temps un flux de chaleur connu émis par un panneau radiant. Ce dispositif
permet de déterminer l’évolution de la vitesse de propagation latérale de flamme en fonction
du flux de chaleur.
Ces essais sont réalisés dans l’air ambiant et les dispositifs peuvent être couplés à un dispositif
de calorimétrie pour déterminer HRR ou des analyseurs de gaz pour déterminer l’évolution de
la composition des gaz de combustion.
Toutefois, tous comme pour la précédente échelle, si ces dispositifs mettent en jeu une
combustion représentative des incendies, très peu de données sont connues et maîtrisées. Ils
ne peuvent donc être utilisés pour le développement de modèles de pyrolyse.
Etudes à échelle réelle
La dernière échelle qui peut être utilisée est celle dite réelle. Les études reposent sur l’emploi
de caissons, de bâtiments, de tunnels à feux. Les informations collectées sont très riches pour
le modélisateur mais ces dispositifs se révèlent complètement inadéquats pour mener des
investigations fondamentales telles que le développement de modèles de pyrolyse.
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Liste des Participants
Liste des Participants au Colloque International STOP FEU
Hôtel New Beach, Oran, 17-19 Décembre 2010
Nom et Prénoms Etablissement Ville/Pays
ABBES Mohamed DG Forets Alger/Algérie
ADJA Abdelkader U.S.T.O. Oran/Algérie
AISSA Abdelhamid U.S.T.O. Oran/Algérie
AMMARI Mokhtar U.S.T.O. Oran/Algérie
BENABDALLAH Ghamallah U.S.T.O. Oran/Algérie
BENBOUZID Ayhane C.N.T.S. Arzew/Algérie
BENCHERIF Brahim U.S.T.O. Oran/Algérie
BENYAMINA Mokhtaria U.S.T.O. Oran/Algérie
BENZAHRA BELKACEM Fatima Zahra U.S.T.O. Oran/Algérie
BERRAHOU Noria U.S.T.O. Oran/Algérie
BOUKERKER Hassene U Batna Batna/Algérie
BOUKNI Bariza U. Jijel Constantine/Algérie
BOULET Pascal LEMTA Nancy/France
BOUZIT Fayçal IGCMO Oran/Algérie
CHARI Fairouz U.S.T.O. Oran/Algérie
CHETEHOUNA Khaled ENSI de Bourges Bourges/France
CLERC Jean Pierre IUSTI Marseille/France
COPPALLE Alexis CORIA Rouen/France
HADJEL Mohamed U.S.T.O. Oran/Algérie
HASSINI Abdellatif U.Oran Es Sénia Oran/Algérie
KADA Abdelhak U. Hassiba Benbouali Chlef/Algérie
KAID-HARCHE Meriem U.S.T.O. Oran/Algérie
KAISS Ahmed IUSTI Marseille/France
KHELIFA Hocine U.Laghouat Laghouat /Algérie
KORICHE Yamina C.U. Khemis Miliana Khemis Miliana/Algérie
LALLEMAND Christine DGA Toulon/France
LEONI Eric SPE Corte/France
LOUNIS Mourad U.S.T.O. Oran/Algérie
MERDAS Saifi U. Mentouri Constantine/Algérie
MESSAOUDI Souad Ilhem USTO Oran/Algérie
MILOUA Hadj U.S.T.O. Oran/Algérie
MOKHTARI Mohamed U.S.T.O. Oran/Algérie
PICARD Claude CEREN Valabre/France
PORTERIE Bernard IUSTI Marseille/France
RAHAL Fayala U. Mohamed Khider Biskra/Algérie
REBHI Mustapha U. Abdelhamid Ibn Badis Mostaganem/Algérie
REIN Guillermo Edenburg Edenburg/Scottland
RIGOLLET Laurence IRSN Cadarache/France
ROGAUME Thomas Institut Pprime Poitiers/France
SABI Fatima Zohra U.S.T.O. Oran/Algérie
SAHAR-MEDDOUR Ouahiba U. Mouloud Mammeri Tizi Ouzou/Algérie
SEKKIOU Soumia U. Mentouri Khenchela/Algérie
VANTELON Jean Pierre Institut Pprime Poitiers/France
Entreprises participant à ce colloque :
Direction Générale des Forêt (Algérie)
ENTEC (Algérie)
CCS Environnement (Algérie)
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La Recherche en Algérie
Enseignement Supérieur et Recherche Scientifique en Algérie
L’enseignement supérieur et la Recherche Scientifique est sous la tutelle du Ministère de
l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique MESRS (www.mesrs.dz).
Enseignement supérieur :
Il existe en Algérie 36 Universités, 15 Centres Universitaires, 16 Ecoles Nationales
Supérieures et 5 Ecoles Normales Supérieures.
Liste des Universités algériennes et leur adresse électronique
Nom de l’établissement
Université Ziane Achour de Djelfa
Université Yahia Farès de Médéa
Université Benyoucef Benkhedda d'Alger
Université Abderrahmane Mira de Béjaia
Université Hassiba Ben Bouali de Chlef
Université M'hamed Bougara de Boumerdès
Université Mouloud Maameri de Tizi Ouzou
Université Omar Telidji de Laghouat
Université Saad Dahlab de Blida
Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène
(USTHB)
Université de la Formation Continue
Université d'Alger 2
Université d'Alger 3
Université Abdelhak Benhamouda de Jijel
Université Larbi Tebessi de Tébessa
Université Larbi Ben Mhidi de Oum El Bouaghi
Université Badji Moktar de Annaba
Université Ferhat Abbas de Sétif
Université 8 mai 1945 de Guelma
Université El Hadj Lakhdar de Batna
Université Mentouri de Constantine
Université Mohamed Khider de Biskra
Université de M'sila
Université Kasdi Merbah de Ouargla
Université des sciences islamiques Emir Abdelkader de Constantine
Université 20 Août 1955 de Skikda
Université de Béchar
Université Mascara
Université Tahar Moulay de Saida
Université Aboubeker Belkaid de Tlemcen
Université Ahmed Draya d'Adrar
Université Ibn Khaldoun de Tiaret
Université El Djilali Liabès de Sidi Bel Abbès
Université Abdelhamid Ibn Badis de Mostaganem
Université d'Oran - Sénia
Université des sciences et de la technologie Mohamed Boudiaf
d'Oran
Site web
www.univ-djelfa.dz
www.univ-medea.dz
www.univ-alger.dz
www.univ-bejaia.dz
www.univ-chlef.dz
www.umbb.dz
www.ummto.dz
www.web-lagh.dz/web
www.univ-blida.dz
www.usthb.dz
www.ufc.dz
www.univ-alger2.dz/
www.univ-alger3.dz/
www.univ-jijel.dz
www.univ-tebessa.dz
www.univ-oeb.dz
www.univ-annaba.dz
www.univ-setif.dz
www.univ-guelma.dz
www.univ-batna.dz
www.umc.edu.dz
www.univ-biskra.dz
www.univ-msila.dz
www.ouargla-univ.dz
www.univ-emir.dz
www.univ-skikda.dz
www.univ-bechar.dz
www.univ-mascara.dz
www.univ-saida.dz
www.univ-tlemcen.dz
www.univ-adrar.dz
www.univ-tiaret.dz
www.univ-sba.dz
www.univ-mosta.dz
www.univ-oran.dz
www.univ-usto.dz
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La Recherche en Algérie
Recherche Scientifique :
Les structures de recherche sont gérées par la Direction Générale de la Recherche Scientifique
et du Développement Technologique GDRSDT (www.nasr-dz.org)
Il existe actuellement 10 centres de recherche, 5 Unités de Recherche et plus de 800
Laboratoires de recherche agréés. Il y a aussi 3 Agences Nationales de recherche :
- L’Agence Nationale du Développement de la Recherche Universitaire (ANDRU)
www.andru.gov.dz
- L’agence Nationale du Développement de la Recherche en Santé (ANDRS)
www.andrs.gov.dz
- L’Agence Nationale de la Valorisation de la Recherche et du Développement
Technologique (ANVREDET) www.anvredet.gov.dz
Liste des Centres et Unités de Recherche
Nom de l’établissement
Site web
Centres de Recherche
Centre de Développement des énergies renouvelables (CDER)
www.cder.dz
Centre de Recherche sur l'Information Scientifique et Technique
(CERIST) (CERIST)
www.cerist.dz
Centre de Développement des Technologies Avancées (CDTA) www.cdta.dz
Centre de Recherche Scientifique et Technique en Soudage et
Contrôle (CSC)
www.csc.dz
Centre de Recherche Scientifique et Technique en Analyses Physico
– Chimiques (CRAPC) www.crapc.dz
Centre de Recherche Scientifique et Technique sur le
Développement de la Langue Arabe (CRSTDLA)
www.crstdla.dz
Centre de Recherche en Economie Appliquée pour le développement
(CREAD)
www.cread.edu.dz
Centre de Recherche en Anthropologie Sociale et Culturelle
(CRASC)
www.crasc.dz
Centre de Recherche Scientifique et Technique sur les Régions
Arides (CRSTRA)
www.crstra.dz
Centre de Recherche en Biotechnologie (Constantine) (CRB) www.cerist.dz
Unités de Recherche
Unité de Développement de la Technologie du Silicium (UDTS)
www.udts.dz
Unité de Développement des Equipements Solaires (UDES) Membres.lycos.fr/udes1988
Unité de recherche en Energies Renouvelables en Milieu Saharien
adrar (URERMS)
Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables (URAER) www.uraer.dz
Unité de Recherche Appliquée en Sidérurgie et Métallurgie
(URASM)
La nouvelle politique de Recherche en Algérie vise à renforcer les structures de recherche par
la création de nouveaux Laboratoires de Recherche pour atteindre plus de 1000 pour ce
quinquennat. D’autre part, un appel d’offres pour 34 Programmes Nationaux de Recherche
(PNR) à été lancé cet automne et se trouve actuellement en cours d’évaluation (voir
www.nasr-dz.org).
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