Modélisation et simulation numérique de la génération de plasma ...

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8.2. Résultat des simulations numériques10 4 t (ms)I (µA)10 3l x= 40010 2l = 3200 xl = 1600 xl x= 80010 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1Figure 8.3 – Courant de décharge obtenu par le modèle pseudo 1D, effet du maillage (gauche);courant obtenu par Pons [52]- Cylindre. Dans le paragraphe suivant, une étude détaillée permet d’expliquer pourquoi de telspulses apparaissent. La diffusion est identifiée comme étant un phénomène important dans ladynamique du dispositif. On s’attache ensuite à décrire le régime solution du modèle physiqueet numérique.8.2.2 Obtention du régime de pulses10 4 t (µs)I (µA)10 310 21000 1005 1010 1015 1020Figure 8.4 – Détail du courant électrique du régime pulsé obtenu avec 400 maillesPour le cas de calcul constitué de 400 mailles, le régime établi est constitué de pulses durantlesquels les espèces chargées sont créées. On prend comme origine des temps, pour les figuressuivantes, le temps t = 1 ms. La courbe de courant, Figure 8.4, montre que les pulses se divisenten fait en deux pics. Ces pics sont produits de la manière suivante. Dans un premier temps, desélectrons germes proches de la cathode initient une avalanche électronique en quelques dizainesde nanosecondes, Figure 8.5. Le nombre d’électrons produits s’estime grâce au tracé des densitésen ions positifs et négatifs, Figure 8.7. La décharge couronne négative initiale permet de disposer101
8. Modélisation pseudo 1D du cas expérimentalN e(cm −3 )t = 0 µst = 1.45 µs10 9 t = 2 µst = 2.05 µst = 2.1 µs10 710 510 32 3 4 5 610 11 x (cm)N e(cm −3 )10 910 7t = 2.2 µs10 5 t = 2.4 µst = 2.8 µst = 4.9 µst = 9.9 µs10 32 3 4 5 610 11 x (cm)Figure 8.5 – Densité en électrons durant les phases d’avalanche à la cathode (gauche) puis detransport vers l’anode et de retour aux conditions initiales (droite)E (kV/cm)7060504030E (kV/cm)7060504030t = 0 µst = 1.45 µst = 2 µst = 2.05 µst = 2.1 µsE (kV/cm)7060504030E (kV/cm)7060504030t = 2.2 µst = 2.4 µst = 2.8 µst = 4.9 µst = 9.9 µs202020201010101002 2.2 2.4x (cm)05.6 5.8 6x (cm)02 2.2 2.4x (cm)05.6 5.8 6x (cm)Figure 8.6 – Champ électrique durant les phases d’avalanche à la cathode (gauche) puis detransport vers l’anode et de retour aux conditions initiales (droite)de plus de 5.10 11 électrons par cm 3 . La charge d’espace qui se crée lors du mouvement des espèceschargées est suffisante pour diminuer sensiblement le champ électrique dans la zone cathodique,Figure 8.6, et provoquer l’extinction de l’avalanche électronique (à l’instant t = 2 µs environ).Dans un deuxième temps, les espèces chargées se meuvent sous l’effet du champ électrique.Dans leur déplacement vers l’anode, une grande partie des électrons est attachée aux moléculesd’oxygène. Leur nombre passe ainsi de quelque 5.10 11 cm −3 à environ 5.10 9 cm −3 . Cependant ceniveau reste important lors de leur arrivée à l’anode et il se produit dans cette zone de champfort un deuxième pic de courant, observable sur la courbe de courant Figure 8.4. Par la créationd’une charge d’espace positive importante, le champ à l’anode est fortement diminué et l’avalancheélectronique est stoppée. Un pulse est ainsi la somme d’un pulse de courant se déclenchantà la cathode suivi d’un pulse à l’anode. Le délai entre le pulse cathodique et le pulse anodique estde l’ordre de 500 ns. La vitesse moyenne des électrons est ainsi d’environ 10 6 cm/s dans l’espaceinter-électrode. Il s’en suit une période de retour aux conditions initiales, par le déplacementprogressif des espèces chargées vers l’électrode de signe opposé. Les ions négatifs apparaissent102
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Département Modèles pour l’Aér
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Explorer un nouveau domaine lors de
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1.6. Plan et résumé du mémoirePo
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Chapitre 3Description et analyse de
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Chapitre 4Description et mise en oe
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Annexe ADescription de la cinétiqu
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Bibliographie[1] http ://fr.wikiped
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BIBLIOGRAPHIE[31] Loeb L.B. Electri
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BIBLIOGRAPHIE[63] Shcherbakov Yu. V
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