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

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8.3. Variation des paramètres de la décharge10 3P = 0,9 barI (µA)10 4 t (ms)P = 0,4 bar10 2P = 1 barI (µA)10 010 1P = 1,1 bar10 −510 00 0.2 0.4 0.6 0.8 110 5 t (ms)P = 1 barP = 4 bar10 −100 0.2 0.4 0.6 0.8 1Figure 8.14 – Effet de la pressionobtenus pour une pression de 0,9 bars se rapprochent ainsi de ceux obtenus pour une différence depotentiel de 45 kV. Une variation même faible de la pression implique un changement notable del’intensité du courant électrique. Le cas P = 1,1 bar s’apparente à l’utilisation d’une tension de35 kV. Lorsque la pression est très élevée (cas P = 4 bar), la décharge n’a pas lieu. Cette fois-ci,les collisions sont trop fréquentes pour que les électrons puissent acquérir une énergie suffisante àl’ionisation des neutres. Le cas opposé d’une pression très faible (cas P = 0,4 bar) se traduit parun effet diamétralement opposé, à savoir que la décharge devient très énergétique, pour atteindredes courants de plusieurs ampères. Dans la réalité, on observerait le passage à l’arc, c’est-à-direune étincelle de plusieurs ampères. Le code développé n’a pas pour ambition de simuler les arcsélectriques, ne possédant pas les éléments de modélisation correspondant à ce phénomène, maisla tendance exprimée ici est réaliste. Cette tendance est également observée expérimentalement,Figure 1.4 sur laquelle on voit qu’à mesure que la pression diminue, la tension appliquée doitêtre abaissée pour obtenir un même courant de décharge.8.3.3 La résistancePour des valeurs de la résistance du circuit extérieur de 1 kΩ à 1 MΩ, l’évolution du courantélectrique est la même, Figure 8.15. Ceci indique que le circuit extérieur n’a pas de grandeinfluence sur le régime de décharge observé pour des résistances allant jusqu’à 1 MΩ. Pour lesvaleurs plus élevées (cas R = 100 MΩ), la décharge est modifiée. En augmentant la résistance,on augmente la chute de potentiel aux bornes des électrodes, ce qui a tendance à défavoriser lepassage d’un courant important. Pour un courant de l’ordre de 0,1 mA, la tension aux bornesd’une résistance de 100 MΩ est de 10 kV. Une telle chute de potentiel entraîne l’arrêt desavalanches électroniques comme le montre l’étude sur l’influence de la tension du générateur.La décharge ne peut donc pas s’initier de la même façon que pour des résistances faibles.109
8. Modélisation pseudo 1D du cas expérimental10 3 t (ms)R = 1 kΩI (µA)10 2R = 1 MΩR = 100 MΩ10 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1Figure 8.15 – Effet de la résistance du circuit extérieur8.3.4 L’écoulement externeDans le cadre de l’électroaérodynamisme, la décharge est soumise à un écoulement externe.On souhaite ainsi déterminer l’influence de la vitesse de l’air sur le développement de la couronneFil - Fil.10 3 t (ms)V 0= 30 m/sV 0= 100 m/sI (µA)10 2V 0= 0 m/sV 0= 5 m/sV 0= 300 m/s10 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Figure 8.16 – Effet de la vitesse de l’écoulement porteurLa Figure 8.16 montre que pour des vitesses faibles (inférieures à 30 m/s) dirigées vers lacathode, la décharge s’établit de façon pratiquement identique. Tout dépend du ratio entre lavitesse des ions lors de leur dérive dans le champ électrique, dont la vitesse est de l’ordre de 300à 500 m/s, et la vitesse V 0 de l’écoulement. A 30 m/s, le transport des ions dû à l’écoulement110
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Département Modèles pour l’Aér
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