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Thèse Année : 2019

Contribution to the Quantitative Analysis of Industrial Risks: Application to the Process Industries

Contribution à l'Analyse Quantitative des Risques Industriels : Application à l'Industrie des Procédés

Résumé

With the rapid technological growth of existing and emerging industrial facilities, it has become necessary to improve the safety of these facilities. Several risk analysis methods (qualitative and semi-quantitative) have been developed in recent decades, such as LOPA (Layers Of Protection Analysis), risk matrix, risk graph, etc. However, these methods often prove to be insufficient or questionable for decision-making regarding unacceptable accident scenarios. In such situations, risk analysts often refer to Quantitative Risk Analysis (QRA), which is based on understanding and quantifying the characteristics of accidental phenomena. QRA goes back several decades and was initially used in the nuclear industry, and then spread to other sectors, mainly to the process industry. However, it turns out that its application to the latter is not all the time obvious, due to the diversity of processes, hazardous materials and equipment used. Indeed, this complexity requires continuous improvement of QRA techniques. The present research work has a dual purpose: on the one hand, it answers methodological questions by integrating models from analytical and numerical physics into the QRA and, on the other hand, it focuses on the analytical and numerical aspects of this integration in order to overcome some limitations of empirical and semi-empirical approaches. The proposed Sedov-Taylor model makes it possible to estimate the blast wave effects generated by a strong explosion, such as BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion), by describing its characteristic quantities (radius, velocity and overpressure). With the emergence of Computational Fluid Dynamics (CFD), which consists in studying the fluid dynamics by the numerical resolution of the governing equations, it turns out that it would be very interesting to propose a numerical approach to study the BLEVE consequences, in particular, the thermal effects, by using a CFD code taking into account the analytical aspects and equations of this type of effect.
Avec la croissance technologique rapide des installations industrielles existantes et émergentes, il est devenu nécessaire de renforcer la sécurité de ces installations. Plusieurs méthodes d'analyse des risques (qualitatives et semi-quantitatives) ont été développées au cours des dernières décennies, telles que l'analyse des couches de protection (Layers Of Protection Analysis: LOPA), la matrice de risque, le graphe de risque, etc. Cependant, ces méthodes s'avèrent souvent insuffisantes ou contestables pour une prise de décision vis-à-vis des scénarios d'accidents inacceptables. Pour ce, et dans de telles situations, les analystes des risques se réfèrent souvent à l'analyse quantitative des risques (Quantitative Risk Analysis: QRA) qui repose sur la compréhension et la quantification des caractéristiques des phénomènes accidentels. La QRA remonte à plusieurs décennies et elle été initialement utilisée dans l'industrie nucléaire, puis s'est généralisée à d'autres secteurs, principalement à l'industrie des procédés. Cependant, il s'avère que son application à cette dernière n'est pas toujours évidente, vu la diversité des procédés, des matières dangereuses et des équipements employés. En effet, cette complexité exige une amélioration continue et une optimisation des approches et techniques relatives à une QRA. Les travaux de recherche développés dans le cadre de cette thèse ont un double but : d’une part ils répondent à des questions d’ordre méthodologique par l’intégration des modèles issus de la physique analytique et numérique dans une QRA et d’autre part, ils s’intéressent aux aspects analytiques et numériques de cette intégration afin de surmonter certaines limites des approches empiriques et semi-empiriques. Le premier modèle de Sedov-Taylor proposé permet d'estimer les effets d'une onde de choc générée par une forte explosion telle que le BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) en décrivant ses grandeurs caractéristiques (rayon, vitesse et surpression). Avec l’émergence de la mécanique des fluides numérique (Computational Fluid Dynamics: CFD) qui consiste à étudier les mouvements d'un fluide par la résolution numérique des équations gouvernantes, il s’avère qu’il serait très intéressant de proposer une approche numérique permettant d’étudier les conséquences du BLEVE, en l’occurrence les effets thermiques, par un code CFD avec une mise en équations analytique de ce type d’effets.
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tel-02357320 , version 1 (09-11-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02357320 , version 1

Citer

Ilyas Sellami. Contribution à l'Analyse Quantitative des Risques Industriels : Application à l'Industrie des Procédés. Autre. Université de Batna 2 - Mostefa Ben Boulaïd, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02357320⟩
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