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Ecole Nationale Polytechnique GHSE-GRI « Modélisation, Optimisation et simulati

Ecole Nationale Polytechnique GHSE-GRI « Modélisation, Optimisation et simulation des phénomènes dangereux» Dirigé par : Mr.Kertous Réalisé par : BENRABAH Hadjer TP N°4 : Simulation des effets de surpression d’une explosion avec PHAST Modèles : TNT , Multi-énergie et Catastrophic Rupture Introduction En milieu industriel, les explosions sont les événements les plus redoutés surtout sur les sites et les locaux de stockage. Afin de simuler ces explosions plusieurs modèles ont été mis en place parmi le modèle TNT, le modèle multi-énergie et le modèle catastrophic rupture. L’expression « équivalent en TNT1 » renvoie à une méthode empirique destinée à mesurer l’énergie libérée lors d’une explosion ou de tout autre phénomène provoquant de grands bouleversements géologiques en un court laps de temps. L’unité de base est la tonne de TNT, c’est- à-dire l’énergie libérée par l’explosion d’environ une tonne de TNT. La méthode Multi-énergie a été développée au sein de l’organisme TNO2. Elle consiste à évaluer les caractéristiques de l’onde de surpression générée par une explosion. Les principes de base sur lesquels repose cette méthode sont directement inspirés des mécanismes qui gouvernent le déroulement des explosions de gaz. Le modèle catastrophic rupture est un modèle pessimiste qui simule les pires des cas. L’explosion d’un réservoir contenant du propane sous pression, va être l’objet de ce TP. En utilisant le logiciel PHAST nous allons simuler cette explosion en se basant sur les deux modèles déjà cités et en condition météorologique 5/D. Déroulement général du TP - Injecter les données de produit et les paramètres. - Choisir la méthode STNDALON et le scenario (TNT explosion/multi-énergie explosion) - Exécuter l’opération de simulation pour la condition météorologique 5D. - Extraire le rapport et les graphes représentant les niveaux de surpression par rapport à la distance et les contours des niveaux de surpression Paramètres : Matière : propane Masse du nuage : 150000kg R= 7m T ° = 15 P = 7 bars Hauteur = 1m Distance maximale = 4000m Le PHAST délivre la surpression par des pas de 10 m 1 Le trinitrotoluène (TNT) est un explosif, utilisé dans plusieurs mélanges, notamment en proportion égale avec le nitrate d'ammonium pour former l’amatol. 2 Organisation néerlandaise de recherche appliquée Modèle TNT explosion Figure 1: Niveau de surpression par rapport à la distance : explosion rapide + Figure 2:Contours des niveaux de surpression : explosion rapide Commentaire : L’explosion a été interprétée par une surpression de 1bar, qui diminue en éloignant de la source et atteint une valeur de attient une valeur de 0.00788 sur une distance de 4000m A partir des deux figures, et en s’appuyant sur les résultats délivrées par le rapport, les conditions météorologiques n’influencent en aucun cas le niveau de surpression. Weather Distance downwind to overpressure 1 (0,02068 bar) [m] Category 1.5/F 1755,88 Category 1.5/D 1755,88 Category 5/D 1755,88 Modèle multi-énergie Figure 3:Niveau de surpression par rapport à la distance : explosion rapide Figure 4:Durée d’impulsion par rapport à la distance : explosion rapide Commentaire : Le modèle multi-énergie enregistre une pression de source de 0.02 bar suivie d’un pic de 0.021 bar et une impulsion de source maximale qui dure 4.75 s, les deux paramètre diminue en fonction de la distance. Pareil au modèle TNT, les deux paramètres, la pression et l’impulsion sont indépendants des conditions météorologique. Modèle catastrophic rupture Paramètres extraits du rapport : Mass inventory = 506621 (kg) Volume inventory=1000 (m3) Figure 5: Niveau de surpression par rapport à la distance Commentaire : La pression initiale est de 20bar, elle reste stable sur les premiers 100m puis elle chute librement jusqu’à 5 bar après elle continue de diminuer Figure 6:Contours des niveaux de surpression par rapport à la distance Commentaire : Les contours sont : 0.02068 bar : 6850 m 0.1379 bar : 1200 m 0.2068 bar : 1000m Figure 7:Durée d’impulsion par rapport à la distance Commentaire : Plus on s’eloigne plus la durée d’’impultion augmente Figure 8:Niveau de surpression par rapport à la distance : pire cas d’explosion tardive Commentaire : Dans le cas le plus défavorable d’une explosion tardive plus on se rapproche de la source plus la surpression diminue Figure 9:Rayons des niveaux de surpression : pire cas d’explosion tardive Figure 10:Contours des niveaux de surpression par rapport à la distance : explosion tardive Une surpression de 0.02068 est mesurée sur un contour de 13000m de diamètre Figure 11:Contours des niveaux de surpression par rapport au temps : explosion tardive Commentaire : UNE ERREURE : PHAST affiche de graphe de la surpression en fonction de la distance au lieu d’afficher la surpression en fonction du temps Quelques résultats extraits du rapport : Résultat final après l’expansion atmosphérique Temperature finale -42,07 degC Fraction massique final du liquide 0,7123 fraction Diamètre d’une goutte 125,132 um Vitesse finale 174,107 m/s Conclusion Malgré le caractère complémentaire des deux modèles utilisés pour l’analyse des accidents, seule la méthode multi-énergie prend en compte l’environnement et met en évidence que les zones à fort encombrement donnent des explosions violentes, tandis que les zones libres ne font que brûler sans effet de pression significatif. L’analyse montre que les déterminations de l’équivalent TNT ne permettent qu’une estimation grossière de la charge explosive. Le modèle Catastrophic Rupture prend en considération les situations les plus défavorables, il donne des estimations pessimistes qui peuvent tomber dans l’exagération. Le modèle Catastrophic simule l’explosion rapide et l’explosion tardive contrairement au deux précédents modèles qui simulent juste l’explosion rapide. Les trois modèles étudiés sont complémentaires uploads/Philosophie/ tp4-catastrophic-rupture-et-tnt-et-multi-energie.pdf