Modélisation de la combustion de bois bûches en foyer domestique

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la modélisation de la combustion du bois dans les appareils de chauffage domestiques. Son objectif principal est d'améliorer le processus de combustion du bois bûche dans les foyers domestiques en développant une démarche de modélisation complète. Cette démarche vise à prendre en compte l'ensemble des phénomènes impliqués, depuis la pyrolyse du bois sous l'effet de la chaleur jusqu'à l'évacuation des fumées. La première partie de ce travail visait à élaborer un modèle exhaustif de la pyrolyse du bois qui soit performant à la fois en termes de cinétiques et de transfert de chaleur. Cette étude a été menée selon une approche multi-échelle, couvrant à la fois l'échelle matière (ATG) et l'échelle matériau (cône calorimètre). À l'échelle matière, des analyses thermogravimétriques ont été réalisées sur deux types de bois, le hêtre et l'épicéa, dans une atmosphère inerte à différentes vitesses de chauffage. Ces analyses ont conduit au développement d'un modèle cinétique global multi-réactionnel de la pyrolyse du bois. Ce modèle cinétique a ensuite été intégré dans un modèle de transfert de chaleur (1D) pour simuler la pyrolyse d'un échantillon de bois thermiquement épais exposé à un flux de chaleur provenant d'un cône calorimètre. La deuxième partie a impliqué une analyse de l'oxydation du charbon par thermogravimétrie, à la fois dans des conditions dynamiques et isothermes, à différents taux d'oxygène (2%, 10% et 21%). Les essais ont été réalisés à l'aide de deux dispositifs distincts : une micro-thermobalance et une macro-thermobalance, permettant respectivement de représenter l'oxydation des échantillons de charbon thermiquement minces et épais. À la suite de ces analyses, un modèle de l'oxydation du charbon a été développé. Dans la dernière partie, un modèle global a été élaboré, intégrant les deux parties précédemment développées, tout en ajoutant un modèle de combustion en phase homogène des gaz issus de la pyrolyse. L'objectif ultime était de représenter de manière complète le processus de combustion d'une bûche de bois dans un appareil de chauffage domestique. Cette modélisation complète a été mise en œuvre sous le logiciel FDS. Dans cette partie, la modélisation de la combustion du bois dans un foyer domestique a été effectuée selon une complexité progressive, en commençant par la modélisation de la dégradation thermique du bois en 0D, pour aboutir à la représentation complète de la combustion de bûches de bois dans un foyer domestique.