Aeraulic transfer mechanisms through openings on enclosures in maintenance and dismantling sites : evaluation of aerosol aerodynamic behavior contribution to backflow phenomenon
Mécanismes de transfert aéraulique au travers d’ouvertures d’enceintes de confinement : évaluation de la contribution du comportement aérodynamique des aérosols au phénomène de rétrodiffusion
Résumé
The context of my thesis concerns the safety of ventilated enclosures implemented on maintenance and dismantling sites of nuclear sites. It aims to characterize the efficiency of dynamic containment of ventilated airlocks by studying the backflow of gaseous and particulate pollutants. Backflow phenomenon can occur through nominal or accidental openings on ventilated enclosures under the effect of an internal or external aeraulic disturbance. Our works are the continuation of S. Kaissoun1 works who studied the phenomenon of local backflow of a gaseous pollutant at a rectangular opening on a reduced-scale enclosure. As part of my thesis, we added an external envelope around the experimental enclosure in order to characterize the overall quantity of pollutants coming from the backflow. The main objectives of my thesis are as follow. On one hand, we aim to characterize the backflow phenomenon experimentally using laser visualization techniques (Schlieren, PIV) and to measure the local and global quantities of gaseous and 5 μm particulate pollutants emitted through an opening using dedicated tracing techniques. On the other hand, we aim to validate the capacity of hybrid CFD turbulence models (SST-DES) to qualitatively and quantitatively transcribe the unsteady backflow phenomena of gaseous and particulate pollutants. The experimental and numerical results obtained allow us to draw the following two conclusions. First, the aeraulic behavior of gas and 5 μm aerosol is similar near the opening for our aeraulic conditions. Secondly, the capacity of SST-DES hybrid model to reproduce the backflow phenomenon is qualitatively and quantitatively validated. Experimental and numerical studies of the backflow phenomenon were finally carried out on a full-scale airlock with flexible vinyl walls. Preliminary works show that quantitative results obtained experimentally matches those obtained from numerical simulations.
Le contexte de ma thèse concerne la sûreté des enceintes ventilées mises en oeuvre sur les chantiers de maintenance et de démantèlement de sites nucléaires. Il s’agit de caractériser l'efficacité du confinement dynamique des enceintes de type « sas » en étudiant le phénomène de rétrodiffusion d’un polluant gazeux ou particulaire. Ce phénomène de rétrodiffusion peut se produire à travers des ouvertures nominales ou accidentelles sur ces dispositifs de confinement suite à une perturbation aéraulique se produisant à l'intérieur ou à l’extérieur de l'enceinte. Nos travaux s’inscrivent dans la continuité de ceux de S. Kaissoun1 qui a étudié expérimentalement et numériquement le phénomène de la rétrodiffusion locale d’un polluant gazeux au niveau d’une ouverture rectangulaire d’une maquette expérimentale à échelle réduite. Dans le cadre de ma thèse, nous avons ajouté une enveloppe externe autour de la maquette expérimentale afin de caractériser la quantité globale des polluants rétrodiffusés. Les principaux objectifs de ma thèse sont les suivants. D’une part, on veut caractériser expérimentalement la rétrodiffusion à l’aide de techniques laser de visualisation (Schlieren, PIV) et mesurer les quantités locales et globales de polluants gazeux et particulaires pour un aérosol de diamètre aérodynamique 5 μm émis au travers d’une ouverture en utilisant les techniques de traçage dédiées. D’autre part, on veut valider la capacité des modèles hybrides CFD de turbulence (DES-SST) à retranscrire la rétrodiffusion des polluants gazeux et particulaires. Les résultats expérimentaux et numériques finalement obtenus permettent de dresser les deux conclusions suivantes. Les comportements aérauliques du gaz et de l’aérosol de 5 μm sont similaires à proximité de l’ouverture pour nos conditions aérauliques. La capacité du modèle hybride DES-SST à reproduire le phénomène de rétrodiffusion est validée qualitativement et quantitativement. Des études expérimentales et numériques du phénomène de rétrodiffusion ont finalement été réalisées sur un sas à échelle réelle présentant des parois souples en vinyle, à la fois pour un polluant gazeux et un polluant particulaire. Les résultats quantitatifs préliminaires obtenus expérimentalement correspondent à ceux issus des simulations numériques pour le sas à échelle réelle
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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