Etude numérique et expérimentale de la protection de surfaces par aspersion // Protection of surfaces by water spraying: Numerical and experimental study

Cette thèse s'intéresse à la protection de surfaces par aspersion d'eau dans le cadre de la lutte contre les incendies. L'aspersion, en générant un brouillard de gouttelettes, constitue un moyen efficace pour limiter la propagation du feu, protéger les structures et prévenir la transition des incendies de végétation vers l'habitat.

Le projet s'inscrit dans le programme ANR PAF, qui réunit des laboratoires de recherche et des partenaires industriels. L'objectif est d'évaluer et d'améliorer le code de calcul Fire Dynamics Simulator (FDS) afin de mieux représenter les phénomènes physiques associés aux sprays : atténuation du rayonnement thermique, évaporation, refroidissement des surfaces et interaction avec les écoulements.

Si les mécanismes d'action de l'eau sont globalement identifiés (refroidissement, inertage, atténuation radiative, effets aérodynamiques), leur modélisation reste perfectible, notamment pour l'évaporation, la traînée et les échanges entre gouttes et parois. Cette thèse vise donc à renforcer la compréhension de ces phénomènes et à fiabiliser leur intégration dans les outils de simulation.

Ce travail, à la croisée de la mécanique des fluides, du transfert thermique et de l'ingénierie de la sécurité incendie, a une double portée : améliorer la connaissance fondamentale des interactions sprays-feu et fournir des outils de modélisation fiables pour optimiser les systèmes de protection par aspersion dans des contextes réels.
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This PhD thesis focuses on the protection of surfaces through water spray in the context of fire safety. Water sprays, by generating fine droplets, are an effective means to limit fire propagation, protect structures, and prevent the spread of wildfires into inhabited areas.

The work is part of the ANR PAF project, which brings together academic laboratories and industrial partners. Its main objective is to assess and improve the Fire Dynamics Simulator (FDS) in order to better represent the physical phenomena associated with sprays: attenuation of thermal radiation, evaporation, surface cooling, and interactions with fluid flows.

Although the main mechanisms of water action are well identified (cooling, inerting, radiative attenuation, aerodynamic effects), their modeling remains incomplete, particularly for evaporation, drag, and droplet–wall interactions. This research therefore aims to deepen the understanding of these phenomena and to ensure their reliable integration into simulation tools.

At the intersection of fluid mechanics, heat transfer, and fire safety engineering, this thesis has a dual scope: to advance the fundamental knowledge of spray–fire interactions and to provide reliable modeling tools for optimizing spray-based protection systems in real applications.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université de Lorraine

608 SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE

Ecole d'ingénieur ou master en thermique / Energie / mécanique des fluides. De solides compétences en méthodes numériques, de sérieuses connaissances en thermique, mécanique des fluides, simulation numérique en mécanique des fluides (CFD) seront appréciées. Des connaissances et/ou une expérience préalable en ingénierie de la sécurité incendie (ISI) et des logiciels de calcul Fire Dynamic Simulator (FDS) ou FireFoam / openFOAM seront un plus. Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master/d'ingénieur français ou étranger, …) justifiant d'un parcours remarquable. Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter : • le CV du candidat et lettre de motivation • les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible • des lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études • des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...). Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses : M. Gilles Parent : gilles.parent@univ-lorraine.fr M. Rabah Mehaddi : rabah.mehaddi@univ-lorraine.fr
Engineering school or master's degree in thermal engineering/energy/fluid mechanics. Strong skills in numerical methods, solid knowledge of thermal engineering, fluid mechanics, and computational fluid dynamics (CFD) simulation would be appreciated. Knowledge and/or previous experience in fire safety engineering (ISI) and Fire Dynamic Simulator (FDS) or FireFoam/openFOAM calculation software would be a plus. All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include: • CV and letter of motivation • the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available • 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project • written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project. The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email : Mr Gilles Parent : gilles.parent@univ-lorraine.fr Mr Rabah Mehaddi : rabah.mehaddi@univ-lorraine.fr