L’intérêt grandissant suscité par l’utilisation de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique a mis en évidence un besoin de données fiables concernant les explosions de mélanges hydrogène-air dans des milieux obstrués et/ou confinés. C’est pourquoi, après une analyse poussée de la littérature, le travail de thèse présenté dans ce mémoire s’est focalisé sur l’accélération de flamme hydrogène-air dans de tels milieux. L’objectif est de proposer une base de données concernant la surpression maximale et la vitesse de flamme maximale dans le cas d’une déflagration de mélange hydrogène-air. Pour parvenir à cet objectif, différentes séries d’expériences menées à l’échelle du laboratoire ont été réalisées. Les séries d’essais entreprises se sont ainsi déroulées selon trois phases : i) validation du dispositif d’acquisition des mesures en utilisant une charge hémisphérique hydrogène-air, ii) essais en milieu obstrué et non confiné, et iii) essais en milieu confiné et obstrué. Les obstacles choisis pour cette étude se présentent sous la forme de couches de grillage ou de plaque. Dans les structures obstruées ainsi créées, la taille de maille, la forme de la maille, la position des différentes couches et l’espace entre couches varient. Ces essais ont notamment montré que des mailles carrées engendraient une surpression plus importante que des mailles rondes dans le cadre d’obstacles de type plaque. Une comparaison des résultats expérimentaux avec ceux obtenus par application des modèles de la littérature a été établie. Cette comparaison porte sur le calcul de la vitesse de flamme maximale en milieu obstrué et le calcul de la surpression maximale en milieu confiné. / The increasing interest created by the use of hydrogen as an energy carrier has underlined a need of reliable data concerning hydrogen-air explosions in obstructed and/or confined area. That’s why, after a detailed literature review, the study presented in this dissertation focused on hydrogen-air flame acceleration in obstructed and/or confined area. The aim of this study is to propose a data base concerning maximal overpressure and maximal flame speed in the case of hydrogen-air deflagration. To achieve this goal, different series of laboratory scale experiments have been realized. The experiments have been performed in three steps: i) validation of measurement set up with hemispherical hydrogen-air charge, ii) experiments in obstructed and unconfined area, and iii) experiments in confined area. The obstacles chosen in this study are layers of wire mesh or plate. In this obstructed structure, the mesh size, the mesh shape, the place of two consecutive layers and the pitch between two consecutive layers can vary. These experiments have notably shown that the square meshes generated more important overpressures than circular meshes in the case of plate obstacles. A comparison has been performed between experimental measurements and results given by the use of analytical models found in literature relations. The comparison was done for the maximal flame speed in obstructed area, and the maximal overpressures in confined area.

Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’évaluation du risque d’accélération de flamme en situation accidentelle. La méthodologie développée dans le cadre de l’évaluation du risque hydrogène dans l’industrie nucléaire a permis de proposer un critère permettant d’évaluer le risque d’accélération des flammes de prémélange hydrogène/air/diluants, sur la base des propriétés du mélange. L’objectif de cette étude est l’acquisition de données fondamentales relatives aux mélanges gaz naturel/air et gaz de synthèse/air puis l’extension de la méthodologie appliquée aux mélanges hydrogène/air à ces mélanges. Ainsi, trois mélanges gazeux ont été choisis et ont fait l’objet de cette étude. Il s’agit du G27 (82%CH4/18%N2), du G222 (77%CH4/23%H2), et du H2/CO (50%H2/50%CO). Au cours de ce travail les limites d’inflammabilités des mélanges ont été déterminées pour une température initiale de 300 K et une pression de 1 et 2 bars. Les vitesses fondamentales de flamme et les longueurs de Markstein ont été mesurées à différentes températures initiales (300, 330 et 360 K) et à deux pressions initiales (1 et 2 bar) pour chacun des mélanges. Une modélisation cinétique de la vitesse de flamme a été réalisée et a permis l’évaluation de l’énergie d’activation globale sur la base du modèle cinétique présentant le meilleur accord avec l’expérience. La propension des mélanges a s’accélérer fortement en présence d’obstacles a ensuite été caractérisée au cours de l’étude de l’accélération de flamme. Cette étude de l’accélération de flamme a permis de mettre en évidence que différents critères d’accélération s’appliquent selon que la flamme soit stable ou pas. Un critère permettant de prédire l’accélération de flamme a été proposée dans les deux cas. / The context of the current study is the assessment of the occurrence of flame acceleration in accidental situations. The methodology developed for the assessment of hydrogen hazard in the nuclear industry led to the definition of a criterion for the prediction of the acceleration potential of a hydrogen/air/dilutant mixture based on its properties. This study aims to extend this methodology to gaseous mixtures that can be encountered in the classical industry. Therefore, three mixtures were chosen: the first two are representatives of a natural gas/air mixture: G27 (82%CH4/18%N2) and G222 (77%CH4/23%H2). The third one is a H2/CO (50%H2/50%CO) mixture and represents the Syngas. During this work, flammability limits were measured at 300 K and two initial pressures (1 and 2 bar) for each mixture. Fundamental flame speeds and Markstein lengths were also measured at three initial temperatures (300, 330, 360 K) and 2 initial pressures (1 and 2 bar) for each mixtures. A kinetic modeling was performed based on three detailed kinetic models and allowed the calculation of the global activation energy on the basis of the kinetic model which showed the best agreement with the experimental data. The acceleration potential for each mixture in presence of obstacles has then been investigated. It was found that different criteria were to be applied depending on whether the flame is stable or not. A predicting criterion was proposed in both case.