3. Détermination des surpressions en champ libre
3.1 Préambule
L'évaluation des effets d'une explosion de gaz sur l'environnement ou sur une structure consiste principalement à caractériser le champ de surpressions provoqué par la propagation de l'onde de surpression depuis la source de l'explosion.
L'onde de surpression aérienne qui se propage depuis le lieu de l'explosion est appelée surpression incidente ou en champ libre. Il s'agit de la surpression d'explosion sans interférence avec d'éventuels obstacles qui peuvent modifier les caractéristiques de l'écoulement, et notamment induire des phénomènes d'amplification locaux.
L'onde de surpression se décompose en deux termes dont les effets peuvent être sensiblement différents au niveau des obstacles :
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une surpression « statique » ou « souffle » au sens de la mécanique des fluides, c'est-à-dire sans mouvement des particules d'air. Elle engendre des efforts importants par diffraction autour des structures ;
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une surpression « dynamique » ou « vent d'explosion », au sens de la mécanique des fluides, traduisant l'entraînement des particules d'air suite au passage de la surpression « statique ». Elle engendre des efforts de traînée sur les structures.
La notion de surpression « statique » est souvent une source de confusion entre mécaniciens des fluides, chargés des simulations d'explosion et les mécaniciens du solide, chargés du dimensionnement des structures, car elle peut être interprétée à tort comme une surpression appliquée de manière constante dans le temps par ces derniers. Il est donc indispensable de s'assurer, en début de projet, que le vocable est compris par tous les intervenants.
En général, la surpression dynamique est déterminée ultérieurement en vue de l'étude de l'interaction de l'onde avec les obstacles, car elle est directement liée à la surpression statique.
Il existe différentes approches plus ou moins élaborées pour modéliser les explosions selon la complexité de l'installation et le niveau de détail recherché. À l'aide de ces différentes méthodes, il est alors possible de caractériser en tout point de l'espace la surpression incidente qui permettra :
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