Pour aller plus loin – Incendies : comment mieux simuler et prédire la propagation des feux ?

Points à retenir

Le rayonnement thermique, un angle mort de la modélisation des incendies
Invisible mais déterminant, le rayonnement thermique permet au feu de se propager à distance, bien au-delà des flammes visibles. Longtemps simplifié dans les modèles, il constitue aujourd’hui l’une des principales sources d’incertitude dans la prédiction des incendies.

RayFlam, une nouvelle manière de modéliser la propagation du feu
En repartant de la physique fondamentale du rayonnement et en utilisant une approche probabiliste de type Monte Carlo, le projet RayFlam suit le trajet de millions de photons pour reconstruire des cartes fines du dépôt de chaleur, simuler la propagation du feu et estimer les zones à risque d’embrasement.

Un outil ouvert au service de la communauté scientifique
Pensé en open source et conçu pour être couplé aux codes de simulation existants, RayFlam vise à devenir une méthode de référence pour mieux comparer, améliorer et fiabiliser les modèles de propagation des incendies, dans un contexte de multiplication des feux liée au changement climatique.

Exemples de méthodologie et matériel

Expérimentations en conditions contrôlées
Des essais sont menés en laboratoire en créant des flammes dans des conditions parfaitement maîtrisées : débit de combustible, puissance du feu, niveaux de température. Ces configurations permettent d’étudier le rayonnement thermique dans un cadre reproductible et de fournir des données de validation pour les codes de simulation.

Mesures avancées du rayonnement
Le rayonnement émis par les flammes est observé à l’aide de caméras hyperspectrales, capables de caractériser le feu à la fois dans le domaine visible et dans l’infrarouge.

Description physique fine du rayonnement
À partir de ces données expérimentales, le rayonnement est décrit à l’échelle des photons. Leur propagation et le dépôt d’énergie sont modélisés en respectant l’ensemble du spectre infrarouge émis par la flamme.

Simulation probabiliste par méthode Monte Carlo
Des millions de trajectoires de photons sont simulées numériquement. Cette approche probabiliste permet de reconstituer des cartes de rayonnement thermique, représentant où et comment l’énergie est déposée dans l’environnement du feu.

Reproduction numérique des expériences
Les expériences réalisées en laboratoire sont reproduites numériquement afin de comparer les résultats expérimentaux et les simulations. Cette étape permet de valider la méthode et d’évaluer la capacité du modèle à représenter fidèlement le rayonnement thermique.

Collaborations du laboratoire

Financement et cadre contractuel

• Le projet RayFlam est financé par le programme Inria Quadrant, dans le cadre de France 2030.
• Conformément aux obligations contractuelles, les supports de communication doivent mentionner :
  « Ce travail a bénéficié d’une aide de l’État gérée par l’Agence nationale de la Recherche au titre de France 2030, portant la référence ANR-24-RRII-0002, et opérée par le programme Inria Quadrant. »
• Le logo France 2030 est associé aux supports de communication du projet.

Ancrage institutionnel

• RayFlam est porté par le LEMTA, une unité mixte Université de Lorraine – CNRS.
• Le porteur du projet est rattaché à l’équipe Feux du LEMTA, spécialisée dans l’étude des incendies.

Participants essentiels au projet

• Yaniss Nyffenegger-Péré – post-doctorant, spécialiste du rayonnement et des méthodes de Monte Carlo
• Aayush Shah – doctorant recruté en appui au projet
• Olivier Farges – maître de conférences, spécialiste du transfert de chaleur et du rayonnement thermique
• L’équipe Feux du LEMTA (Zoubir Acem, Anthony Collin, Rabah Mehaddi, Gilles Parent, Lucas Terrei), en soutien expérimental

Collaborations et réseaux scientifiques

• Le projet est mené en collaboration avec le collectif EDStaR, regroupant des spécialistes de la physique de l’énergie et du rayonnement.
• RayFlam s’inscrit dans les travaux du groupe MacFP – Radiative Heat Transfer Phenomena de l’IAFSS, dédié à l’amélioration des modèles de rayonnement thermique appliqués aux incendies.
• Des collaborations sont en cours avec Simo Hostikka, professeur à l’Université d’Aalto (Finlande), spécialiste reconnu de la modélisation des incendies et du rayonnement thermique.
• Plus largement, le projet s’appuie sur la communauté scientifique internationale réunie au sein de l’IAFSS.

Publications et engagements scientifiques

Le projet RayFlam ayant débuté récemment, il est encore trop tôt pour disposer de publications scientifiques ou de retours consolidés. Les premiers résultats issus des travaux en cours feront l’objet de communications et de publications au fur et à mesure de l’avancée du projet.

Propriété intellectuelle et valorisation industrielle

Les développements issus du projet RayFlam s’inscrivent dans une logique de science ouverte. Le code produit a vocation à être diffusé en open source, notamment à travers son couplage avec le logiciel FDS (Fire Dynamics Simulator), afin de permettre son utilisation, son appropriation et son enrichissement par l’ensemble de la communauté scientifique et industrielle.