Projet ANR-11-ASTR-0009 – SIMATOD : Simulation de l’atténuation des ondes de détonation par les mousses aqueuses
Programme : Accompagnement Spécifique de Travaux de Recherches et d'Innovation Défense (ASTRID)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Michel GHIDAGLIA (ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE CACHAN)
Partenaires : Centre de Mathématiques et de leurs Applications; EUROBIOS; Laboratoire de Mathématiques d'Orsay
Montant : 293914.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 24 mois
Résumé : Limiter les effets dévastateurs des engins explosifs terroristesLes démineurs anglais se sont rendus compte, en Irlande dans les années 1970, que la mousse utilisée par les pompiers pouvait atténuer l'effet de souffle des explosifs en remplaçant avantageusement les sacs de sables utilisés habituellement.
Modéliser l'interaction d'une onde de détonation avec la mousseAfin de dimensionner correctement cette mousse aqueuse, il semble incontournable de simuler la propagation de l'onde de détonation dans ce milieu. Il s'agit d'un milieu diphasique puisque bien qu'essentiellement constitué d'air et de fines gouttelettes d'eau, cette eau se vaporise sous l'effet de la chaleur due à l'onde de choc.Il s'agit donc à la fois de modéliser de tels écoulements fortement complexes, de prendre en compte les contraintes technologiques et de concevoir un outil utilisable sur le terrain.
Un modèle riche et des calculs rapidesOn mettra en œuvre des modèles multi fluide avec déséquilibre cinématique entre les phases notamment. L’innovation principale du projet consiste à concevoir une plateforme de simulation qui s’appuie à la fois sur un modèle pleinement pertinent au regard de la physique en jeu (modèle de détonation et modèle bi-fluide avec changement de phase) et qui soit performant du point de vue industriel (temps de calcul raisonnable sur un PC standard).
Résumé de la soumission : Le projet SIMATOD consiste à développer un outil de simulation robuste permettant d'évaluer le pouvoir atténuateur des ondes de détonation par les mousses aqueuses.L’intérêt d’un tel outil est motivé par les nombreux domaines d’application où l’usage d’une mousse aqueuse permet d’atténuer l’onde de choc initiée par la détonation d’un explosif. Ce pouvoir atténuateur se double d’une capacité à capturer les produits chimiques dangereux disséminés par l’explosion. L’atténuation des ondes de choc par des mousses aqueuses constitue un enjeu technologique important.  Les nombreux travaux théoriques et expérimentaux n’ont pas permis jusqu’à présent d’aboutir à une expression analytique suffisamment simple ou à des abaques qui permettraient d’évaluer la pression comme une fonction de la distance et de la puissance de la charge pour des caractéristiques de mousses données. Dans ce contexte, la simulation numérique apparaît comme une piste pertinente pour répondre à ce besoin.  Il reste que l’écoulement au sein d’une mousse aqueuse est complexe. Il s’effectue au sein d’un milieu composé de trois fluides (air, eau liquide et sa vapeur) et que de surcroît les changements de phases jouent un rôle important sans compter la géométrie fort complexe de la surface libre entre ces fluides.L’ambition de ce projet est de parvenir à construire un code robuste industriellement capable de simuler de tels phénomènes. Pour ce faire, on s’appuiera sur des modèles moyennés classiques pour les multi-fluides, qui permettent de contourner la complexité géométrique locale en introduisant de nouvelles variables dont le taux volumique de présence de chaque fluide.Puisque notre but est de simuler des détonations à partir d’un point, une hypothèse de symétrie sphérique est faite, ce qui permet de réduire le problème à un problème 1D. L’état de l’art ne permet pas aujourd’hui d’y aboutir raisonnablement sans lever les derniers verrous théoriques qui demeurent. Ce projet a donc pour vocation de s’y atteler. Disposer d’un outil de simulation robuste offre une opportunité réelle de développer une technologie duale qui intéresse de nombreux marchés civils (industrie et sécurité civile). C’est de surcroît une option réaliste pour valoriser les travaux déjà engagés grâce à la présence d’Eurobios dans ce consortium, éditeur de logiciel scientifique.
Résultats : Ce projet n'est pas assez avancé pour fournir ce type de résultats.
Perspectives : Ce projet permettra d'optimiser les dispositifs de confinement d'explosifs improvisés à l'aide d'une tente ce qui permet, en particulier dans le cas de bombes sales, de limiter les conséquences pour l'environnement.
Publications et brevets : Ce projet n'est pas assez avancé pour fournir ce type de résultats.