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Vent du large et panaches de fumées en soufflerie

Les qualités d’un navire militaire ne se mesurent pas qu’à sa vitesse, à son armement ou à la sophistication des équipements embarqués. D’autres paramètres sont également à considérer, même s’ils sont moins évidents à prendre en compte. "Les responsables de l’ingénierie de DCNS, ex-Direction des constructions navales, nous ont confié l’étude du comportement des panaches de fumées rejetées par les moteurs d’une frégate, et plus particulièrement ceux issus de la turbine à gaz servant à sa propulsion", informe Marc Dufresne, ingénieur au CSTB de Nantes. Une mission qui comportait trois axes : évaluation de la toxicité éventuelle des échappements sur l’équipage, impact de la hauteur de la cheminée et effet de la chaleur des fumées (jusqu’à 580° C) sur les superstructures du navire.

Après avoir conçu une maquette restituant la géométrie du bateau au 1/100e, les équipes du CSTB ont déterminé les conditions des essais à réaliser. Les facteurs pris en compte portaient sur la vitesse d’éjection des gaz de la cheminée ainsi que sur la force relative et la direction du vent par rapport au navire. Sur ce dernier point, les travaux ont porté sur des incidences comprises entre 0 et 180°, avec un "pas" de 30°. Pour simuler le panache de fumée, un gaz de masse volumique équivalente contenant de l’éthane comme traceur a été utilisé. Durant chaque test, un détecteur d’hydrocarbure servait à estimer la concentration résiduelle d’éthane sur la maquette. La comparaison de cette valeur avec celle de la concentration dans le gaz initial permettait donc de suivre le devenir des rejets selon les différentes configurations choisies.

 

L'expérimentation confirmée par la simulation numérique

Une simulation numérique est venue compléter les essais menés en soufflerie. Cette approche virtuelle a conforté les premiers résultats obtenus, tout en leur apportant une vision spatiale nettement plus étendue. "Lorsque nous mettions en évidence un retour des panaches sur le bateau, nous avons systématiquement entamé des réflexions pour y remédier, tout en tenant compte des impératifs imposés par DCNS", poursuit Marc Dufresne. Les analyses effectuées ont permis d’identifier les situations "à risques" et de les gérer de façon optimale, même si la solution classique – et la plus évidente – consistant à surélever la cheminée pour éloigner les fumées n’était pas applicable. Simple question de ne pas créer d’obstacle aux instruments de détection du navire.