b Propagation en profondeur

Le traitement d’images présenté en section précédente offre une description de la propa-gation en surface des blocs. Deux autres moyens de mesures, à savoir des thermocouples et des photos visibles, ont quant à eux été utilisés pour caractériser la propagation en pro-fondeur, au sein des échantillons (voir descriptions en Sections 4.3.a et 4.3.c). Les résultats sont exposés et comparés ci-après.

7.2. Propagation à échelle réelle 0 50 100 150 200 250 Temps [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Aire [m 2] 30 cm 50 cm 70 cm (a) PROMETHEI 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Temps [s] 0 1 2 3 4 5 6 7 Aire [m 2] 100 cm 175 cm 250 cm (b) CNPP

Figure 7.13 – Aires de la zone en feu (points) et ajustements avec l’Équation 2.24 (traits pleins). Les données ajustées sont les valeurs moyennes pour chaque taille de bloc

(indiquées sur le graphe). Les demi-largeurs sont représentées en traitillés.

7.2.b.i Résultats de l’exploitation des températures

Les 17 thermocouples placés dans chaque bloc de mousse polyuréthane étaient destinés à suivre la propagation à l’intérieur des échantillons, tel que décrit en Section 4.3.a.ii. Pour rappel, chaque mesure de température a été utilisée pour déterminer le temps auquel arrivait le front de décomposition à une position donnée. Ceci est illustré en Figure 7.14 pour un bloc de 1,00 m de côté.

Les temps correspondent aux points où l’augmentation de température dépasse la valeur arbitraire de 10◦C · s−1, car il a été considéré que cette augmentation brusque permet de représenter le début de la décomposition et la proximité d’une flamme. Connaissant la position des thermocouples par rapport au centre du bloc, où avait lieu l’allumage et donc prise ici comme le centre du foyer, il est possible de visualiser la propagation aux quatre profondeurs auxquelles étaient placés les capteurs, comme présenté en Figure 7.15 pour les trois essais sur des blocs de 1,00 m de côté.

Ceci permet par exemple de comparer facilement les répétitions entre elles. La Figure 7.15 montre ainsi des tendances similaires entre les essais. En effet, la pente des points r = f(t) augmente avec la profondeur des thermocouples, c’est-à-dire d’un graphe à l’autre. Ceci signifie qu’en surface la flamme arrive d’abord au centre du bloc, puis ensuite aux bords, formant ainsi un profil courbe, tandis qu’en profondeur la flamme arrive au même moment au centre et aux bords de l’échantillon, ce qui donne un profil plutôt plat. La régression de la mousse semble donc devenir de plus en plus uniforme au fur et à mesure que l’échantillon se creuse.

La Figure 7.15 met aussi en évidence un décalage temporel entre les essais, qui pourrait être dû à une latence lors de l’allumage de certains blocs, à une dissymétrie dans la

-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Temps [s] 0 200 400 600 800 1000 1200 Température [°C]

Figure 7.14 – Données pour les différents thermocouples placés dans un bloc de mousse polyuréthane de 1,00 m de côté, et temps sélectionnés pour représenter l’arrivée du front

de décomposition (première augmentation de température supérieure à 10◦C · s−1, voir croix rouges).

propagation et/ou une mauvaise position de certains capteurs. Cette tendance est aussi observée sur les résultats de blocs de 1,75 et 2,50 m de côté (non présentés ici), bien que moins marquée. La comparaison de ces résultats aux autres données disponibles (p. ex. vidéos brutes ou traitement d’images en Section 7.2.a.i) n’a pour l’instant pas permis de déterminer la cause de ces différences entre répétitions. C’est pourquoi ces résultats ne seront pas discutés davantage ici, et que seuls quelques éléments complémentaires sont fournis en Annexe D afin d’illustrer l’exploitation envisagée pour ces mesures.

7.2.b.ii Résultats de la photogrammétrie

Comme décrit en Section 4.3.c, des photos visibles ont été utilisées pour reconstruire des nuages de points afin de caractériser la dégradation d’échantillons de mousse polyuréthane figés à différents instants (lorsque la propagation atteignait un diamètre prédéfini, voir liste en Section 4.3.c). Ces résultats de photogrammétrie ont été validés en les comparant à ceux obtenus avec un bras de mesure. Un exemple du traitement (combinaison des images, extraction de la zone d’intérêt et du nuage de points) est donné en Figure 4.10. Afin de faciliter les comparaisons avec les autres moyens de mesure, les nuages de points ont été réalignés afin que l’origine du système de coordonnées se situe au centre de la zone dégradée (considérée comme étant au centre des blocs). Pour rappel, la mise à l’échelle avait été faite directement avec le logiciel CloudCompare en utilisant la mire présente sur

7.2. Propagation à échelle réelle 0 50 100 150 200 250 Temps [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Rayon [m] (a) Thermocouples A (−5 cm). 0 50 100 150 200 250 Temps [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Rayon [m] (b) Thermocouples B (−10 cm). 0 50 100 150 200 250 Temps [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Rayon [m] (c) Thermocouples C (−15 cm). 0 50 100 150 200 250 Temps [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Rayon [m] 1_00 Essai1 1_00 Essai2 1_00 Essai3 (d) Thermocouples D (−20 cm).

Figure 7.15 – Position estimée du front de décomposition au cours du temps pour tous les blocs de mousse polyuréthane de 1,00 × 1,00 × 0,20 m3. Un graphe par profondeur,

les clichés. Les nuages de points ainsi obtenus permettent de caractériser la dégradation à différentes étapes, comme illustré en Figure 7.16 avec des nuages de points, colorés suivant leur altitude. Deux profils, en x = 0 et y = 0, sont aussi reportés en Figure 7.16a, et l’ensemble de la zone dégradée est représenté en noir et cerclé de rouge sur la Figure 7.16b.

(a) (b)

Figure 7.16 – Nuages de points pour des blocs dont la propagation a été arrêtée à des diamètres de 75 cm et 40 cm respectivement (blocs d’environ 100 et 75 cm de côté). Les

profils en x = 0 et y = 0 sont aussi donnés en Figure a (lignes noires), et la zone dégradée est mise en évidence sur la Figure b (cercle rouge, noirci à l’intérieur). Afin de visualiser et comparer plus facilement la forme tridimensionnelle de la cuvette sans pour autant se limiter à des profils particuliers comme en Figure 7.16a (lignes noires), il est possible de considérer les profondeurs z en fonction de la distance au centre du bloc

d=^√x2+ y2, comme illustré en Figure 7.17 pour le bloc dont la propagation a été stoppée à 75 cm.

Le traitement illustré en Figure 7.17a, c’est-à-dire la détermination du profil médian (ligne rouge) en se basant sur les données z = f(d) expérimentales (points noirs), permet d’obtenir les résultats en Figure 7.17b. Celle-ci donne une représentation de la propagation à différents instants (voir temps correspondants sur la figure) qui pourra être comparée aux autres mesures, comme illustré en section suivante.

On peut déjà remarquer que les différents profils ont la même allure et sont cohérents avec les temps de combustion (creusement de plus en plus prononcé), hormis celui à 123 s (diamètre visé 60 cm). Cet essai a été réalisé deux fois : la répétition, stoppée à 119 s, présente une tendance plus proche des autres résultats.

La surface dégradée peut aussi être mesurée en sélectionnant les points appartenant à la « cuvette » et en calculant l’aire qu’ils représentent, en utilisant par exemple une fonction Matlab comme delaunay (triangulation). Le contour de cette zone peut aussi être extrait, l’évolution de la propagation en surface étant aussi intéressante à caractériser (voir Section 7.2.a.i). La sélection des points avait été illustrée en Figure 7.16b pour un

7.2. Propagation à échelle réelle

(a) Détermination du profil médian (ligne rouge) à partir des profondeurs (points noirs).

-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Distance du centre [m] -0.09 -0.08 -0.07 -0.06 -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 Profondeur [m] 35 s 63 s 57 s 70 s 106 s 119 s 123 s 128 s 130 s

(b) Ensemble des résultats, avec les durées de combustion associées.

Figure 7.17 – Profils médians de la cuvette formée par la propagation sur les blocs de mousse polyuréthane. L’exemple de détermination du profil médian (Figure a)

correspond au bloc dont la propagation a été arrêtée à 75 cm.

bloc dont la propagation a été arrêtée à environ 40 cm de diamètre, avec l’ensemble de la zone dégradée en noir et son contour en rouge.