Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à ...

Y (mm)
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0
1. Revue bibliographique sur les décharges et les actionneurs plasmas
i = 0.3 mA/m
i = 0.6 mA/m
i = 0.9 mA/m
i = 1.2 mA/m
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Vitesse du vent ionique (m/s)
Figure 1.12. Composante horizontale de la vitesse du vent électrique induit en fonction du courant de décharge
[33].
1.4.2. L’actionneur à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD)
Vers le début des années 90, le Pr Roth met au point un dispositif capable de générer une décharge
à barrière de surface luminescente et stable à pression atmosphérique. Il dépose alors plusieurs brevets
et baptise ce dispositif “One Atmosphere Uniform Glow Discharge Plasma” (OAUGDP TM ). Il
remarque alors que ce dispositif peut générer un écoulement de quelques m/s tangentiellement à la
paroi de l’isolant et soumet alors l’idée qu’une telle décharge peut servir à contrôler un écoulement de
couche limite, dans des articles qui ont aujourd’hui valeur de référence ([35] et [36]).
Toutefois, les premiers auteurs à avoir présenté un dispositif générant une décharge à barrière
diélectrique de surface à pression atmosphérique sont Masuda et Washizu [37]. Mais leur étude est
complètement éloignée de toute considération aérodynamique ; leurs recherches portent sur la charge
de particules.
Depuis les premiers travaux de Roth, de nombreuses équipes internationales se sont lancées dans
l’étude de l’actionneur DBD. Aux Etats-Unis, nous pouvons citer les premiers travaux entrepris par les
équipes des professeurs Corke et al. [38] et Enloe et al. [39]. Le premier ayant étudié le contrôle de
l’écoulement autour d’un profil d’aile, tandis que le second a plutôt étudié l’actionneur seul (sans
écoulement externe). En France, l’actionneur DBD est étudié par un groupement de laboratoires qui
est constitué du LEA de Poitiers ([40] et [41]), de l’ONERA DMAE à Toulouse et enfin du
LME - GREMI à Orléans.
Dans les sections suivantes, les principales caractéristiques électriques et mécaniques connues de
l’actionneur à DBD vont être présentées.
a. Descriptions de l’actionneur DBD de surface
Cette décharge est établie à la surface d’une plaque isolante, entre au moins deux électrodes
asymétriquement disposées de part et d’autre du diélectrique (Figure 1.13a). L’électrode de la face
supérieure, appelée électrode active, est reliée à un haut potentiel alternatif tandis que celle de la partie
inférieure est mise à la terre. La Figure 1.13b montre les trois premières configurations géométriques
testées par Roth. Dans ce cas les électrodes sont des dépôts métalliques très fins. Une haute tension
sinusoïdale à valeur moyenne nulle est appliquée entre les électrodes placées sur la face supérieure du
diélectrique et la ou les électrodes inférieures mises à la terre. Les grandeurs électriques
caractéristiques de la décharge sont les suivantes : haute tension de plusieurs kV à des fréquences de
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