Study of a shock wave propagation in a non-homogeneous environment - experimental study

Ces travaux de thèse présentés dans ce mémoire concernent l’évolution d’onde de souffle en milieu non-idéalisé. L’évolution d’une onde de souffle en champ libre peut être décrite par divers résultats empiriques disponibles dans la littérature ou par des formulations théoriques. Pourtant, dès qu’il est question d’approuver les résultats d’un code de simulation décrivant l’évolution une onde de souffle dans un milieu complexe, les connaissances sur le développement des ondes en milieu idéalisé ne suffisent plus. Dès lors, il faut acquérir de nouvelles données expérimentales afin de valider les différents outils de simulation du CEA. Les résultats de ce mémoire s’inscrivent dans ce projet. Des essais à petite échelle ont été dimensionnés afin de correspondre à un scénario avec une nature d’explosif différente de celle employée au laboratoire. La charge utilisée est gazeuse et est constituée de propane-oxygène en proportion stœchiométrique. Pour mesurer les différentes caractéristiques des ondes de souffle et d’acquérir de nouveaux résultats, deux systèmes de mesure ont été utilisées. Des capteurs de pression ont été installés au sol, couplés à un système de visualisation avec une caméra rapide dont le montage se rapproche de l’ombroscopie. Plusieurs configurations ont permis d’avoir une base solide sur les grandeurs définissant les ondes incidentes et réfléchies en champ libre. L’étude porte essentiellement sur la réflexion de Mach. Par la suite des obstacles isolés ont été installés sur le parcours d’une onde incidente ou de Mach afin de représenter des effets de surface. Les résultats ont montré une modification des caractéristiques et de la morphologie des ondes à l’aval des obstacles.The study presented in this thesis concerns the evolution of a shock wave in a non-idealized environnment. The evolution of a free-field shock wave can be described by various empirical results found in the literature or by theoretical formulations. However, as soon as it is a question of approving the results of a simulation code describing the evolution of a shock wave in a complex environnment, knowledge about the development of waves in a free-field is no longer sufficient. Therefore, new experimental data must be acquired to validate the different simulation tools in-house. The results of this thesis are part of this project. Small-scale tests have been sized to fit a scenario with an explosive nature different from that used in the laboratory. The source used is gaseous and made of propane oxygen at a stoichiometric proportion. To measure the different characteristics of a shock wave and to acquire new results, two measurement systems were used. Pressure sensors have been installed on the ground, coupled with a visualization system with a high speed camera whose is close to shadowscopy. Several configurations allowed to have solid basis on the characteristics defining the incident and reflected shock waves in free field. The study focuses on Mach's reflection moreover on Mach stem. Subsequently isolated obstacles were installed on the path of an incident wave or Mach’s reflection to represent surface effects. The results showed a change in the characteristics and morphology of the waves downstream of the obstacles