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

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L’actionneur plasma On observe distinctement que la présence d’ions négatifs est très importante pour la création de vent électrique. Ces simulations corroborent les résultats obtenus expérimentalement dans lesquels le courant de décharge pendant l’alternance négative est constitué d’une série de petits pics ayant une fréquence élevée. Tandis que durant l’alternance positive, le courant est composé de grands pics (correspondant aux microdécharges) à fréquence faible. - 32 - (a) (b) Figure 1.20. Évolution temporelle du courant de décharge pour une pente de tension positive (a) et distribution spatiale de la densité d’ions (b). 1.4.3. Autres types d’actionneurs Faisant suite au développement des deux actionneurs historique en terme de contrôle par plasma, d’autres types actionneurs sont récemment apparus. Nous allons dans cette section faire une brève mais non exhaustive présentation de quelqu’un de ces nouveaux actionneurs. a. Actionneur à décharge rampante (Sliding discharge) Initialement utilisée dans des applications de pompage laser (Tsikrikas et Serafetinides [57]), la décharge rampante a fait récemment l’objet d’un développement au LEA de l’Université de Poitiers ([58]-[59]) afin de générer celle-ci dans l’air à pression atmosphérique. L’actionneur se compose d’une configuration à trois électrodes qui est illustrée sur la Figure 1.21a. On retrouve une configuration classique de DBD avec une électrode active (n°1) et une électrode à la masse (n°2) séparées par une barrière isolante à laquelle on ajoute une électrode supplémentaire mise à la terre (n°3) en regard de l’électrode active. Lorsque l’on alimente l’électrode active avec un signal
1. Revue bibliographique sur les décharges et les actionneurs plasmas haute tension sinusoïdal à valeur moyenne nulle, on obtient classiquement une décharge DBD de surface. La décharge est alors localisée sur le bord de l’électrode active (Figure 1.21b). Lorsque l’on alimente l’électrode active avec un signal sinusoïdal à valeur moyenne non nulle (i.e. avec une composante continue) la décharge change de régime est devient une décharge rampante (sliding). Le plasma s’étend alors jusqu’à l’électrode de masse n°3, comme le montre la Figure 1.21c. (a) (b) (c) Figure 1.21. Vue schématique d’un actionneur à décharge rampante (a), photographie en vue de dessus de l’actionneur en mode DBD simple (b) et en mode sliding (c). En fait, la présence de la troisième électrode et l’utilisation d’une composante continue créent une décharge couronne rampante. La décharge DBD jouant le rôle d’un plasma ionisant, les charges créées sont captées par la troisième électrode. L’intérêt de cette décharge est qu’elle est plus stable qu’une décharge couronne de surface classique et que la zone de plasma est très large. De plus, sous certaines conditions, son effet mécanique peut être supérieur à celui d’une DBD (Moreau et al. [60]). b. Actionneur micro-jet à DBD Récemment, certains chercheurs ont eu l’idée d’utiliser l’actionneur DBD pour générer un jet perpendiculaire à la paroi du diélectrique. Santhanakrishnan et Jacob ([61]-[63]) ont développé une configuration annulaire de l’actionneur micro-jet. Celle-ci est présentée sur la Figure 1.22a. L’actionneur produit un jet perpendiculaire à la paroi de l’ordre de quelques m/s (la vitesse maximum obtenue jusqu’à présent au centre du jet est de 2 m/s). La Figure 1.22b montre des lignes de courant de l’écoulement induit au dessus d’un tel actionneur en fonctionnement. Afin d’augmenter la vitesse du jet, Bolitho et al. [64] utilisent une série d’actionneur annulaire concentrique. Toutefois, cette configuration ne leur permet d’augmenter que de 0,5 m/s la vitesse du jet. Une configuration linéique de l’actionneur micro-jet a aussi été mise au point ([65]-[67]). A partir de cette configurations, des études ont montré que l’on pouvait orienter (vectoriser) le jet généré par l’actionneur à micro-jet. Par exemple, Benard et al. [67] ont utilisé un couple d’actionneurs DBD linéiques, chacun étant alors connecté de manière indépendante à une alimentation haute tension (Figure 1.23a). Ce dispositif permet de générer un jet de 3 m/s (Figure 1.23b) avec un angle modulable par rapport à la paroi. - 33 -
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ETUDE ET DEVELOPPEMENT D’UN ACTIO
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