Modélisation de la décomposition thermique des matériaux en cas d'incendie

Pour être capable de prédire le comportement au feu des matériaux combustibles naturels ou synthétiques, il convient de comprendre finement l'étape de production de gaz combustibles par une phase condensée lors de sa décomposition thermique. En effet, la flamme est alimentée par différentes espèces gazeuses qui s'échappent du solide en pyrolyse. La cinétique de production de ces gaz tout comme leur nature dépendent de nombreux paramètres, en premier lieu la température et l'atmosphère dans laquelle a lieu le phénomène.

Établir une relation entre la température locale (résultant du bilan local d'échange d'énergie), l'atmosphère locale et les gaz produits susceptibles d'alimenter la flamme en vapeurs combustibles est donc une étape essentielle de la modélisation de l'incendie. Celle-ci implique au préalable d'identifier les phénomènes physico-chimiques en jeu. Historiquement, plusieurs techniques ont été établies, groupées en deux grandes familles : l'approche isoconversionnelle et l'approche modélistique. La difficulté de cette modélisation réside dans la grande complexité des phénomènes en jeu et les hypothèses de simplification retenues. L'approche isoconversionnelle se base sur une analyse graphique des résultats d'analyse thermogravimétrique, alors que l'approche modélistique fait appel à un schéma réactionnel supposé et à la résolution d'un modèle cinétique préétabli. Les outils numériques actuels, basés sur ces différentes méthodes, ont permis le développement de techniques de détermination des paramètres cinétiques de ces systèmes complexes.

Des algorithmes liant la température au taux de pyrolyse commencent à être implémentés dans les outils de modélisation numérique de l'incendie. In fine, une approche basée sur l'étude des principaux matériaux impliqués dans un incendie et la détermination des paramètres cinétiques associés permettent une représentation satisfaisante du comportement au feu à l'échelle de la matière. Des analyses complémentaires sont alors nécessaires, comme l'introduction de différents phénomènes physiques, afin de représenter le comportement à l'échelle du système, donc de l'incendie réel.