Etude et optimisation d’une onde de souffle générée par un générateur électrique impulsionnel
Contexte :
Le projet EOLE « Electro-explosion Obéissant à la Loi d’Echelle » explore une nouvelle technique originale pour simuler les effets d’une explosion de forte énergie. L’injection d’un courant impulsionnel intense dans un fil fin provoque son explosion et génère une onde de souffle sphérique qui se propage dans l’air ambiant, puis vient interagir avec une maquette sous test. La faisabilité de cette technique a été démontrée en 2021 au CEA/Gramat en développant un générateur compact de courant impulsionnel intense (400 kA – 400 ns) ainsi qu’une configuration de fil explosé permettant de générer une explosion sphérique d’énergie 5 kJ environ.
Objectif de la thèse :
Le sujet de la thèse proposée vise à mettre au point cette technique pour simuler les effets d’une explosion sur des maquettes à échelle réduite. Un haut niveau de qualité devra être atteint pour que EOLE devienne un simulateur d’effet de souffle capable de mener un grand nombre d’expérimentations, dans des conditions parfaitement fiables et reproductibles, sur des maquettes 3D d’architectures et de positionnements variables.
Déroulement de la thèse :
Les premiers résultats ont démontré une injection efficace de l’énergie, une bonne homogénéité ainsi qu’une sphéricité du front d’onde de choc. Des optimisations seront à mener afin d’intégrer les maquettes de tests. De nombreux moyens de diagnostics devront être implantés ou améliorés pour permettre ces optimisations : capteurs de courant et de tension, imagerie rapide de l’explosion initiale du fil, capteurs de pression miniaturisés, cinématographie rapide par ombroscopie laser 3D de la propagation du front d’onde de choc et de son interaction avec les maquettes. Des analyses, des modélisations et des simulations numériques devront également être menées pour orienter et optimiser les configurations expérimentales ainsi que pour étudier leurs possibilités de réglages et pour évaluer les incertitudes des grandeurs caractéristiques. Ces études concerneront notamment la modélisation du dépôt d’énergie dans le fil prenant en compte le couplage avec le générateur, ainsi que la vérification des corrélations entre les principales grandeurs caractéristiques telles que : l’énergie déposée et la puissance de l’explosion, la vitesse de propagation du front d’onde de choc sphérique, les fronts de montée, de décroissance et les niveaux de pression de ce front d’onde.
DIRECTEUR DE THESE
Thibault DE RRESSEGUIER
resseguier@ensma.fr
ECOLE DOCTORALE
ED 609
SIMME : Sciences et Ingénierie des Matériaux, Mécanique, Energétique
ENCADRANT
Frédéric ZUCCHINI
frederic.zucchini@cea.fr
CENTRE
Gramat
BP 80200
46500 Gramat
Tél. : 05-65-10-54-32