ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE LA DISPERSION ...

tel-00476994, version 1 - 27 Apr 2010
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Figure 1.3 Existence d’un diamètre critique des charges au-delà duquel on observe
l’inflammation des particules (charges cylindriques de nitrométhane saturé avec des
particules d’aluminium, (a) particules de 114µm et charge de diamètre 19mm et (b)
particules de 54µm et charge de 74mm de diamètre) [22]
Selon Frost [22], deux phénomènes sont en compétition : les particules sont chauffées par les
produits de détonation alors que ceux-ci se refroidissent au cours de leur expansion. Le
diamètre critique pour l’inflammation des particules dépend de la nature des composants
utilisés, de la géométrie de la charge et de la nature des particules. En effet les pressions et
températures des produits de détonation dépendent de l’explosif utilisé, ainsi que leur nature
réductrice ou oxydante. Une géométrie sphérique des charges implique un refroidissement
plus rapide des produits dispersés qu’une géométrie cylindrique. Enfin des particules fines
(quelques micromètres) ou constituées d’un matériau très réactif comme le magnésium
s’enflammeront plus facilement que des particules d’aluminium plus grosses (de plusieurs
dizaines voire centaines de micromètres).
1.3.2.3.3. Régimes de combustion des particules dispersées par explosif
Différents régimes de réaction des particules ont été observés par Frost [18] : une
inflammation très rapide, ou à l’opposé retardée. L’inflammation des particules est qualifiée
de rapide lorsque le délai entre l’initiation de la charge et l’inflammation des particules est
suffisamment faible, de l’ordre de quelques centaines de microsecondes. Dans ces conditions
la combustion des particules peut avoir une influence importante sur la propagation du choc.
Par ailleurs on peut observer une boule de feu uniforme dans le nuage de particules ou
seulement la combustion locale de particules dans certaines zones du nuage dispersé.
Un exemple est donné sur la Figure 1.4 (d’après [18]). On y observe l’explosion de trois
charges sphériques contenant du nitrométhane saturé avec des particules d’aluminium :
• cas (a) : charge de 12,3cm de diamètre et particules de 13µm de diamètre, on observe
l’inflammation retardée du nuage de particules,