Modélisation et Simulations Numériques de la Propagation de Feux de Forêts

Composition du jury Président : J.P. BRANCHER (Professeur, ENSEM-LEMTA, Nancy) Rapporteurs : P. JOULAIN (Directeur de recherche, E.N.S.M.A, Futuroscope) M. QUINTARD (Directeur de recherche, I.M.F.T., Toulouse) Examinateurs : X. VIEGAS (Professeur, Dept.Eng.Mecanica, Coimbra, Portugal) C. PICARD (Lieutenant Colonel,CEREN, Gardanne) P. PERRE (Professeur, ENGREF, Nancy) P. BALABANIS (Docteur, DG XII, Belgique) O. SERO-GUILLAUME (Directeur de recherche, LEMTA-CNRS, Nancy)The prediction of forest fire propagation consists in finding the motion of the forest fire front. This thesis deals with the Richards' one dimensional elliptical growth forest fire propagation so as to find an intrinsic expression of the fire front. An equivalent optical geometric variational formulation of this model is given too. A tridimensional model of forest fire propagation is then found thanks to an homogenisation by volume averaging and irreversible thermodynamic processes. Simplifications of this model followed by a reduction to the bidimensional soil surface leads to a bidimensional model, that deals with principal parameters of the propagation of forest fire. The shape of correlations used by the elliptical growth forest fire model is then deduced. The non local influence of the radiated flux issuing from fire area that is above the vegetation is then introduce too. Numerical simulations of this bidimensional model with non local radiation have been performed at least.La prédiction de la propagation des feux de forêts consiste à trouver l'évolution du front du feu. Cette thèse reprend le modèle monodimensionnel de propagation du feu sous forme d'ellipses de Richards afin de trouver l'expression intrinsèque de la vitesse de ce front. Une formulation équivalente variationnelle de ce modèle en utilisant les principes de l'optique géométrique est aussi dérivée. Un modèle tridimensionnel de la propagation du feu grâce à une homogénéisation par prise de moyennes et à l'utilisation de la thermodynamique des processus irréversibles est alors obtenu. Une simplification de ce modèle, suivie d'une réduction bidimensionnelle sur la surface gauche du sol, nous conduisent alors à un modèle bidimensionnelle, qui tient compte des principaux paramµetres de la propagation des feux de forêts. Celui-ci permet d'obtenir des formes de corrélations utilisées par le modèle des ellipses. Le caractère non local de l'intervention du flux radiatif en provenance de la zone en feu qui se trouve au-dessus de la végétation est alors introduit. Des simulations numériques, de ce modèle bidimensionnel de propagation du feu avec terme de rayonnement non local, ont enfin été réalisées