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Présentation de l'organisme d'accueil

Le Laboratoire Central de la Préfecture de Police (LCPP) est un organisme scientifique et technique.

Il est chargé de missions dans les domaines suivants :

  • expertise et prévention des risques technologiques et domestiques,
  • concours à la sécurité des personnes et des biens,
  • évaluation de l'impact de l'activité urbaine et industrielle sur l'environnement.

Le LCPP est constitué de :

  • trois permanences opérationnelles 24h/24 et 7 jours/7, à Paris et sur la petite couronne :

    • la Permanence de Sécurité des Explosifs (ou Déminage)
    • la Permanence Générale (PG), chargée des investigations techniques suite à des incendies ou des explosions
    • l'Astreinte Chimique (AC), chargée d'assurer la mise en place d'une unité mobile d'analyses chimiques
  • trois pôles scientifiques et techniques ayant des missions de conseil, assistance et formation :

    • le pôle Explosifs, Interventions et risques Chimiques (EIC), chargé de la recherche de traces de substances inflammables ou explosives sur des résidus d'incendies ou des débris d'explosions, de l'analyse d'explosifs, de produits inflammables ou de substances inconnues.
    • le pôle Mesures Physiques et sciences de l'Incendie (MPI), chargé d'essais, d'examens, de mesures, d'études ou d'enquêtes dans les domaines de l'incendie, l'électricité, ainsi que de mesures physiques sur site et d'examens de conformité d'installations techniques dans des bâtiments et infrastructures recevant du public ou des immeubles de grande hauteur.
    • le pôle Environnement (ENV), chargé d'analyses, de mesures, d'études et d'enquêtes relatives à la qualité des eaux, de l'air intérieur, ambiant ou des lieux de travail, à la pollution des sols et aussi à la suite d'intoxication au monoxyde de carbone, avérées ou suspectées.

Description du stage

Le Laboratoire Central de la Préfecture de Police (LCPP) met en place un projet qui porte sur l'impact sanitaire et environnemental de dispersion de polluants dans l'atmosphère lors d'un incendie de grande ampleur ou lors d'un rejet de produit chimique en milieu bâti. Un des objectifs du projet concerne la modélisation de la dispersion atmosphérique afin d'estimer la propagation des polluants dans la zone impactée et l'évolution des concentrations dans le temps. Il existe différentes approches de modélisation selon les besoins, à savoir s'il s'agit d'une phase prévisionnelle, dans une étude de danger par exemple, d'une situation d'urgence ou d'un retour d'expérience.
En situation opérationnelle, une modélisation rapide et facile à mettre en place est privilégiée quitte à perdre en précision. Par contre, les logiciels CFD permettent de résoudre très finement l'écoulement mais les temps de calcul élevés sont rédhibitoires en situation d'urgence. Ils ne peuvent donc être utilisés que dans les phases prévisionnelles ou en retour d'expériences.

Le stage s'inscrit dans le cadre d'études prévisionnelles ou de retours d'expériences et consiste à modéliser la dispersion de polluant avec le logiciel CFD FDS (Fire Dynamics Simulator) développé par NIST. Ce logiciel utilise notamment des fichiers d’entrée spécifiques pour décrire à la fois la géométrie et le modèle mathématique d’écoulement basé sur les équations de Navier Stokes à faible nombre de Mach. Un premier stage (T. MARTIN, 2019) a permis d’évaluer les performances de FDS avec du calcul parallèle sur le supercalculateur ROMEO du mésocentre de Reims. Les performances proviennent principalement de la couche de parallélisation MPI basée sur un découpage manuel du domaine de calcul en sous-domaines.
Le premier objectif de ce stage est d'automatiser le découpage du domaine de calcul en plusieurs sous-domaines afin de s’adapter aux ressources disponibles sur le supercalculateur. Pour permettre une meilleure portabilité vers d’autres solutions logiciels, le deuxième objectif du stage est de fournir des outils d’export de la géometrie du domaine (topographie, bâtiments) vers des outils spécialisés classiquement utilisés dans le domaine de la simulation numérique (GMSH, STL, VTK, etc.). Le troisième objectif de ce stage est de mettre en place des cas tests afin de quantifier l'influence de différents paramètres atmosphériques sur la modélisation de la dispersion du polluant. Pour la modélisation, il est essentiel mais difficile d'avoir accès à des données météorologiques appropriées, à fortiori en situation d'urgence. Pourtant, les conditions initiales et aux limites, ainsi que leur incertitude associée, sont des points clé qui influencent fortement les sorties du modèle. Il est donc important d'effectuer des tests de sensibilité aux données d'entrée afin d'évaluer l'impact de chaque paramètre sur les résultats numériques. Les tests seront établis par comparaison avec des incendies réels (incendie de Notre-Dame, incendie de Lubrizol).
Le stagiaire sera amené à collaborer avec le laboratoire de mathématique de Reims avec une possibilité de poursuite en thèse au LCPP.