Modélisation de la postcombustion d'explosifs contenant un additif métallique // Modelling of the afterburning of high explosives containing aluminum particles

La détonation d'un explosif crée une onde de choc qui se propage dans l'air et le met en mouvement de façon brutale. Ce phénomène, appelé effet de souffle, est à l'origine des dégâts induits par l'explosion. Le souffle peut être renforcé par des réactions de combustion : celle des produits de détonation avec l'air et celle de particules métalliques incluses dans la charge spécifiquement dans ce but.
La modélisation macroscopique du souffle est actuellement traitée avec un modèle empirique. L’augmentation de son périmètre d’utilisation nécessite d’introduire de la physique identifiée à l’échelle mésoscopique grâce à des simulations LES (Large Eddy Simulations) multiphasiques et réactives. De précédents travaux ont permis d'aboutir à une méthodologie numérique permettant de simuler de façon efficace et robuste l'écoulement réactif au sein des boules de feu. Il s'agit désormais de l'exploiter pour développer un nouveau modèle macroscopique de postcombustion.

L’objectif est d’améliorer les modèles macroscopiques d’effets de souffle d’explosifs aluminisés à partir de résultats issus de simulations détaillées en LES validées sur des expériences élémentaires. Il s'agira de traiter avant tout le souffle en champ libre produit par une charge sphérique. En fonction de l'avancement des travaux, l'influence de la géométrie de la charge ou de la présence d'obstacles pourra être étudiée.

Le doctorant entreprendra la réalisation de simulations LES réactives et les validera par comparaison avec l'expérience. Il utilisera ensuite ces résultats pour extraire un modèle macroscopique à partir des données obtenues à l'échelle mésoscopique (échelle des structures turbulentes). Enfin, il validera ce modèle en comparant ses résultats avec l'ensemble des données disponibles. Pour appuyer ses travaux, le doctorant pourra s'aider d'analyses statistiques ou de traitements de signal appropriés.

En première année, l'étudiant réalisera un état de l'art bibliographique sur la postcombustion, apprendra à utiliser le code de calcul AVBP du CERFACS et se familiarisera avec les travaux réalisés par les doctorants précédents. En deuxième année, il réalisera des simulations LES 2D et 3D qu'il validera par comparaison avec des résultats d'essais réalisés au CEA Gramat. Il extraira ensuite les paramètres pertinents pour l'établissement d'un nouveau modèle macroscopique. Enfin, en dernière année, le doctorant achèvera la construction du modèle, l'implémentera dans un code 1D et le validera grâce à l'ensemble des données numériques et expérimentales disponibles.

En première année, l'étudiant réalisera un état de l'art bibliographique sur la postcombustion, apprendra à utiliser le code de calcul AVBP du CERFACS et se familiarisera avec les travaux réalisés par les doctorants précédents. En deuxième année, il réalisera des simulations LES 2D et 3D qu'il validera par comparaison avec des résultats d'essais réalisés au CEA Gramat. Il extraira ensuite les paramètres pertinents pour l'établissement d'un nouveau modèle macroscopique. Enfin, en dernière année, le doctorant achèvera la construction du modèle, l'implémentera dans un code 1D et le validera grâce à l'ensemble des données numériques et expérimentales disponibles.

Le doctorant sera localisé à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) et fera quelques périodes de travail au CEA Gramat.

Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : DEA
Service : DEA
Laboratoire : DEA
Date de début souhaitée : 01-09-2027
Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés (MEGEP)
Directeur de thèse : SELLE Laurent
Organisme : IMFT
Laboratoire : UMR CNRS/INP-UPS 5502
URL : www.imft.fr

Financement public/privé

Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : DEA
Service : DEA

Connaissances en mécanique des fluides, en combustion, en thermodynamique