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This work is devoted to the study of interactions between pool fire in confined mechanically ventilated enclosure and a water mist aspersion system. Firstly, a soot model based on the laminar smoke point concept is implemented in the code FDS6.7 (Fire Dynamics Simulator) and then, evaluated for different pool fire configurations with various gaseous and liquids fuels. The ventilation impact on fire dynamics in confined mechanically ventilated enclosure is investigated by comparing the numerical results with experimental data. This analysis also deals with the effect of air intake position on heat release rate, oxygen volume fraction, temperature, and flow fields in the compartment. The results reveal that the air intake position has a significant influence on the fire dynamics in the compartment and the FDS software has a weakability to quantify correctly the coupling effects between fire-induced pressure and oxygen supply rate. An experimental campaign at reduced scale is performed in a confined mechanically ventilated enclosure, allowing to evaluate the application of a water mist aspersion system on heptane pool fire. It has been demonstrated how or whether an inlet vent rate affects flame suppression behaviour in confined and ventilated installations which are a typical hazard in the nuclear safety area. The primary objective of the present work is to provide a detailed experimental study of water mist fire suppression phenomena in a buoyant, turbulent diffusion flame representing the key characteristics of a realistic fire. This study tends to describe the process by accounting for cooling of unburned surfaces by water, reduction in the surface heat transfer and in-depth pyrolysis coupling heat transfer in the liquid fuel with a thermal decomposition reaction., Ce travail est consacré à l’étude des interactions entre un feu de nappe en milieu confiné mécaniquement ventilé et un système d’aspersion par brouillard d’eau. Tout d’abord, une méthode globale de formation de suie basée sur le principe de la hauteur de point de fumée laminaire LSP (Laminar Smoke point) a été développée pour prédire la formation de suie d’un combustible donné. Elle a ensuite été implémentée dans le code FDS et évaluée sur des configurations de feu de nappe avec des combustibles gazeux et liquides. Ensuite, une étude de l’impact de la ventilation sur la dynamique du feu dans un milieu confiné mécaniquement ventilé de 8m3 a été menée, en comparant les résultats numériques aux données expérimentales.Les effets de la position de l’entrée d’air sur la puissance du feu et son développement,sur la concentration en oxygène, sur la température et sur la contribution de chaque composante des flux thermiques dans le compartiment ont été analysés. Les résultats démontrent que la position de l’admission a une influence significative sur la dynamique du feu dans le compartiment et démontrent la difficulté du code FDS à prédire correctement les effets de couplage entre les variations de pression et l’apport en oxygène dans le local. Enfin, une campagne d’essais expérimentaux à échelle réduite a été réalisée dans un local confiné mécaniquement ventilé de 1m3. Ce dernier a été conçu au cours de la thèse et instrumenté pour évaluer les effets d’application du brouillard d’eau sur un feu de nappe d’heptane. Il a été démontré si ou comment la quantité d’air entrant dans le local affecte l’extinction de la flamme dans des installations confinées et ventilées qui sont un risque typique dans le domaine de la sécurité incendie. L’objectif principal du présent travail est de fournir une étude expérimentale détaillée des phénomènes d’extinction des incendies par brouillard d’eau dans une flamme de diffusion turbulente représentant les principales caractéristiques d’un incendie dans des conditions réelles. Cette étude tend à décrire le processus en prenant compte du refroidissement de la surface du combustible par l’eau, de la réduction du transfert de chaleur de surface et de la pyrolyse en profondeur en associant le transfert de chaleur dans le combustible liquide.

DC corona discharges and dielectric barrier discharges (DBD) in air at atmospheric pressure are often used in chemistry due to their capacity to produce non-equilibrium chemical reactions. Under certain conditions, they can generate a flow called “ionic wind”. In this thesis, the effect of injecting a mist of water droplets into such plasmas is studied and applied for in situ volatile chemical species gathering. The objective is to study the motion of the aerosol induced by the discharge and its precipitation on the plate wall of a point-to-plate reactor, by means of a Particles Image Velocimetry (PIV) device at high frequency (20 kHz). First, the acceleration of air by the ionic wind phenomenon is described, this flow exhibiting properties that strongly depend on the electrical signal supplying the discharge (amplitude, frequency and waveform). Secondly, the impact of the water droplets mist on the discharge and the mist flow in the gap between electrodes are analyzed. We demonstrated that the particle movement was mainly due to ionic wind, but that the electrostatic precipitation phenomenon was not negligible, especially close to the plate and in the area far away from the jet axis. Lastly, the amount of water gathered in different discharge setups is evaluated. Applying the process to chemistry did not succeed because the discharge was unstable in a closed reactor due to the water film that takes place on the wall of the reactor.; Les décharges couronnes DC et les décharges à barrière diélectrique dans l’air à pression atmosphérique sont souvent utilisées en chimie car elles ont la capacité de produire des réactions chimiques hors-équilibre. Dans certaines conditions, elles peuvent générer un écoulement appelé « vent ionique ». Dans cette thèse, l’effet de l’injection d’un brouillard de gouttelettes d’eau micrométrique dans de tels plasmas est étudié, pour être appliqué à la récupération d’espèce chimique volatile in situ. L’objectif est donc d’étudier la mise en mouvement de l’aérosol par la décharge et sa précipitation sur la paroi d’un réacteur de type pointe-plan, à l’aide d’un dispositif de Vélocimétrie par Image de Particules (PIV) à haute fréquence (20 kHz). Dans un premier temps, la mise en mouvement de l’air par le phénomène de vent ionique est décrite, cet écoulement présentant des propriétés qui dépendent fortement du signal électrique alimentant la décharge (amplitude, fréquence, forme d’onde). Dans un second temps, l’effet du brouillard de gouttelettes d’eau sur la décharge ainsi que l’écoulement du brouillard dans l’espace inter-électrodes sont analysés. On a ainsi pu démontrer que le déplacement des particules était majoritairement dû au vent ionique, mais que le phénomène de précipitation électrostatique n’était pas négligeable, surtout à proximité de la plaque et dans les régions éloignées du centre du jet. Enfin, la quantité d’eau récupérée est évaluée pour différentes configurations de décharges électriques. L’application du procédé à la chimie n’a pu aboutir du fait de l’instabilité de la décharge dans un réacteur fermé à cause du film d’eau, non désiré, se formant sur les parois.

version 21/02/2012; This work deals with the study of the phenomena involved when a water mist is sprayed in a tunnel fire environment. It relies on an extensive use of numerical simulations using the CFD code Fire Dynamics Simulator. The first chapter of this thesis provides an overview of the tunnel fire characteristics and the phenomena involved when the water mist is sprayed. A bibliographical review on the research on tunnel fires with or without any mitigation system is conducted, allowing to outline the reason and the context for this research. In the second and third chapters, the computational tool undergoes testing. It is verified and validated based on comparison with analytical solutions and experimental cases of increasing complexity : from the laboratory scale for assessing one particular part of the water spray model (chapter 2) up to the tunnel scale (chapter 3). For the last case, the code validation makes use of the results of a reduced scale (1/3rd) tunnel fire test campaign conducted between 2005 and 2008. Once the validation is achieved, the computational tool is used intensively in the third chapter in order to improve the understanding of the interaction phenomena between water mist, tunnel longitudinal ventilation and fire. In particular, the water mist influence on the tunnel air flow is studied, the water mist heat contribution is quantified and the heat transfered to the droplets is identified. Furthermore, the CFD code is used to assess the impact of the longitudinal air velocity, the heat release rate and the water droplet size on the water mist efficiency. The last chapter illustrates how a CFD code can be used on a given situation, here a compartment fire test campaign, in order to foresee the interaction between the water mist, the smoke layer and the smoke extraction.; Ce travail de thèse est consacré à l'étude de l'interaction entre une aspersion par brouillard d'eau et un feu. Il s'appuie sur une modélisation existante figurant dans le code à champs Fire Dynamics Simulator. L'approche consiste en premier lieu à appréhender, par le biais d'une synthèse bibliographique, les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel et lors d'une aspersion par brouillard d'eau. Ensuite, un travail d'évaluation est mené. L'évaluation se veut évolutive, en commençant par des cas simples à l'échelle du laboratoire afin de travailler le plus indépendamment possible sur certaines parties du modèle d'aspersion, pour ensuite s'intéresser à la configuration tunnel. Ce travail d'évaluation permet de mieux cerner les aptitudes du code à simuler les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel soumis ou non à une aspersion. Des comparaisons sont effectuées avec plusieurs essais réalisés entre 2005 et 2008 sur une maquette de tunnel à échelle 1/3. Une fois cette évaluation accomplie, l'outil est exploité pour améliorer notre compréhension des phénomènes d'interaction entre le brouillard d'eau, la ventilation du tunnel et le feu. En particulier, l'influence de l'aspersion sur l'écoulement longitudinal est analysée, le rôle énergétique du brouillard d'eau est mesuré et les modes de transfert de chaleur associés aux gouttes sont quantifiés. Cette exploitation permet également d'évaluer numériquement l'influence de quelques paramètres sur l'efficacité de l'aspersion telles que la vitesse de ventilation longitudinale, la puissance du feu et la taille des gouttes pulvérisées. En dernier lieu, le code à champs est exploité dans le cadre d'une étude numérique exploratoire en vue d'une campagne d'essais en bâtiment pour appréhender l'interaction entre l'aspersion, la nappe de fumée et le désenfumage mécanique.