Ce travail porte sur la modélisation de la transition feu de surface-feu de cime. Pour cela, nous avons développé un modèle semi-physique de transition. Ce modèle est basé sur le modèle de propagation d'un feu de litière développé à l'Université de Corse ; ce modèle ne prenant en compte les échanges vers une strate supérieure de combustible nous avons décidé d'utiliser une méthode d'amélioration basée sur la réduction de modèle complet, en particulier celui de l'IUSTI de Marseille. Cette réduction a fait apparaître un terme d'échange entre la colonne chaude convective et le combustible de la strate supérieure, et a permis l'amélioration de notre modèle par l'ajout d'un terme supplémentaire représentant ces échanges. Afin d'évaluer ce terme, nous avons mis en place une campagne de mesure à l'échelle du laboratoire. Etant les premiers à effectuer ce genre d'expériences à l'Université de Corse, nous avons dû tout d'abord mettre au point un protocole afin d'accéder aux données caractéristiques du feu : température, vitesse de propagation. Les mesures de température ont été réalisées à l'aide de thermocouples, dans la zone de combustion et de panache. Nous avons développé une méthode originale de compensation numérique de température dans la zone de flamme, car les thermocouples utilisés ne donnent pas une bonne représentation des fluctuations de température. Cette compensation a permis de restituer la dynamique des phénomènes, et ainsi, à l'aide du calcul du temps de transit entre deux capteurs, de calculer la vitesse ascensionnelle des gaz de combustion. Une autre série d'expériences réalisée sur la transition a permis de calculer le terme d'échange afin d'effectuer des simulations de notre modèle. Les résultats obtenus sont encourageants, ils représentent bien les étapes et les tendances de la transition d'un feu de surface vers un feu de cime.

LE BUT DE L'EQUIPE FEUX DE FORET DE L'UNIVERSITE DE CORSE EST DE PROPOSER UN SIMULATEUR DE FEUX QUI PUISSE SERVIR D'OUTIL D'AIDE A LA DECISION POUR LA LUTTE CONTRE LES INCENDIES. POUR CE FAIRE, NOUS AVONS DEFINI UN MODELE SIMPLE, QUALIFIE DE SEMI-PHYSIQUE CAR IL TRAITE LE PROBLEME DE LA PROPAGATION DES FEUX SOUS UN ANGLE PLUS PHYSIQUE QUE LES MODELE SEMI-EMPIRIQUES MAIS SES PARAMETRES SONT IDENTIFIES DE MANIERE DYNAMIQUE. CE MODELE A PERMIS DE PREDIRE LE DEVELOPPEMENT DE FEUX DE LITIERES D'AIGUILLES DE PIN EN LABORATOIRE, A LA FOIS POUR DES PENTES FORTES ET DES VENTS FAIBLES. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS CHERCHE A LE FAIRE EVOLUER POUR QU'IL REPRESENTE LA PROPAGATION DE FEUX SOUMIS A DES VENTS FORTS. AFIN DE METTRE EN PLACE UNE METHODE GENERALE D'AMELIORATION DU MODELE, NOUS NOUS SOMMES INSPIRES DU MODELE MULTIPHASIQUE DE L'IUSTI DE MARSEILLE CAR IL EXPRIME DE MANIERE DETAILLEE L'ENSEMBLE DES PHENOMENES PHYSIQUES JOUANT DANS LA PROPAGATION. NOTRE DEMARCHE A CONSISTE A REDUIRE LE MODELE MULTIPHASIQUE AFIN DE LUI DONNER UNE EXPRESSION PROCHE DE CELLE DE NOTRE MODELE SEMI-PHYSIQUE, CETTE EXPRESSION DEVANT NOUS PERMETTRE, PAR COMPARAISON, D'AMELIORER LA FORMULATION DE NOTRE MODELE EN INCLUANT DES PHENOMENES PHYSIQUES NEGLIGES JUSQU'ALORS. LA METHODE A ENSUITE ETE APPLIQUEE A LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DE VENT, CE QUI NOUS A CONDUIT A AJOUTER UN TERME DE CONVENTION DANS L'EQUATION D'ENERGIE DU MODELE ET A DEFINIR UN ECOULEMENT SIMPLIFIE PAR L'AJOUT DE DEUX EQUATIONS SUPPLEMENTAIRES. LES RESULTATS OBTENUS AVEC CE NOUVEAU MODELE SONT ENCOURAGEANTS CAR ILS PERMETTENT UNE AMELIORATION NOTABLE DE LA PREDICTION DES VITESSES DE PROPAGATION DU FEU, AINSI QUE LA PRISE EN COMPTE D'EFFETS NEGLIGES JUSQU'A PRESENT, COMME L'ASPIRATION DES GAZ FRAIS PAR LA ZONE DE COMBUSTION. ENFIN, UN APPORT IMPORTANT DE CE TRAVAIL RESIDE DANS LE FAIT QUE LA METHODE D'AMELIORATION DE MODELE PROPOSEE POURRA AUSSI S'APPLIQUER A D'AUTRES MODELES DEVOLUS AUX SIMULATEURS DE FEUX DE FORET.

Le changement climatique a un impact indéniable sur la compréhension et l'appréhension des incendies de forêts. Cet ouvrage en évalue les conséquences sur l'écosystème forestier et sur la conservation de la biodiversité. Il est essentiel d'organiser la cohabitation entre l'homme et l'aléa incendie de forêts par l'intermédiaire d'outils d'aménagement du territoire à différentes échelles géographiques. Cela constitue la prévention du risque. Une fois l'incendie déclaré, il est alors nécessaire de déployer un ensemble de méthodes et outils technologiques et d'aide à la décision permettant de faire face à l'incendie et d'en limiter les conséquences. C'est le domaine de la prévision et de l'opération. Incendies de forêts propose des pistes organisationnelles, méthodologiques et technologiques pour la gestion territoriale de ce risque et de ses crises.

Physical modelling of forest fire behaviour started about 10 years ago, with models solving Navier-Stokes equations, mass and energy balance for both the lower atmosphere and the fuel. The fuel is defined as a porous media, described through its physical characteristics and spatial structure. This work determines the spatial scale relevant for fuel description. It also entails to understand the effects of fuel heterogeneity on fire behaviour, as well as on radiative and convective transfers and the incident wind. These outputs improve the understanding of the effects of fuel structure on fuel-breaks, in order to improve their design. The fire behaviour model used and improved during this phd work is FIRETEC, developed at the Los Alamos National Laboratory (New Mexico, USA).

CE MEMOIRE PRESENTE DEUX APPROCHES POUR MODELISER LA PROPAGATION D'UN FEU AU TRAVERS D'UNE LITIERE DE PINUS PINASTER. DANS LA PREMIERE PARTIE, NOUS REMPLACONS LA LITIERE PAR UN SOLIDE HOMOGENE EQUIVALENT. CETTE HYPOTHESE NOUS PERMET DE PROPOSER UN MODELE BIDIMENSIONNEL INSTATIONNAIRE AVEC UNE VARIABLE D'ETAT. NOUS DONNONS ENSUITE UNE METHODE POUR IDENTIFIER LES PARAMETRES DU MODELE A PARTIR DE LA DYNAMIQUE DU SYSTEME. APRES AVOIR FORMULE LE PROBLEME MATHEMATIQUE EN SPECIFIANT DES CONDITIONS AUX LIMITES, NOUS ABORDONS SA RESOLUTION NUMERIQUE PAR PLUSIEURS METHODES. NOUS EXPOSONS NOTAMMENT UN ALGORITHME POUR LA CREATION D'UN DOMAINE DE CALCUL EVOLUTIF. ENFIN, NOUS TESTONS LE MODELE POUR PLUSIEURS CONFIGURATIONS DE FEUX DE LITIERE: ALLUMAGE EN LIGNE, ALLUMAGE PONCTUEL AVEC ET SANS PENTE. LES CARACTERISTIQUES DE LA PROPAGATION (FRONT DE FEU, VITESSE DE PROPAGATION ET CHAMP DE TEMPERATURE) RELEVEES LORS DES EXPERIENCES SONT REPRODUITES. CEPENDANT, CE MODELE NE PREND PAS EN COMPTE LES TRANSFERTS DE CHALEUR CONVECTIFS. DANS UNE SECONDE PARTIE, AFIN DE CORRIGER CETTE FAIBLESSE, NOUS COPLONS LE MODELE PRESENTE DANS LA PREMIERE PARTIE A UN MODELE DE FLAMME DE DIFFUSION TURBULENTE. NOUS OBTENONS UN MODELE INSTATIONNAIRE NOUS PERMETTANT DE CALCULER LA FLAMME. NOUS POUVONS AINSI DETERMINER LES FLUX DE CHALEUR RECUS PAR LA LITIERE INERTE (RAYONNEMENT PROVENANT DE LA FLAMME ET FLUX CONVECTIF). NOUS FORMULONS LE PROBLEME MATHEMATIQUE EN SPECIFIANT LES CONDITIONS AUX LIMITES PUIS NOUS LE RESOLVONS PAR LA METHODE SIMPLEC. AFIN DE TESTER LE CODE DE CALCUL NOUS ETUDIONS D'ABORD UNE FLAMME STATIONNAIRE TURBULENTE DE PROPANE. NOUS SIMULONS ENSUITE LA PROPAGATION DU FEU DANS UNE LITIERE POUR PLUSIEURS CONFIGURATIONS (ALLUMAGE EN LIGNE AVEC ET SANS PENTE). LES RESULTATS DE LA SIMULATION SONT EN ACCORD AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES POUR L'ANGLE D'INCLINAISON, LA HAUTEUR ET LA PROFONDEUR DE LA FLAMME AINSI QUE LA VITESSE DE PROPAGATION