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

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Table des figures1.1 Schéma représentatif du vent ionique créé par une décharge couronne fil-fil [40] . 21.2 Configurations de décharges couronnes fil - plaque (a,b) et fil - fil (c) [42] . . . . 21.3 Vitesse tangentielle du vent ionique en fonction du courant électrique (à gauche)et de la position de la sonde (à droite). x = 10 mm est situé 10 mm en aval del’actionneur, x = −10 mm entre les électrodes. [41] . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4 Effet de la pression (gauche) et de la vitesse de l’écoulement (droite) sur le courantde décharge moyen [42] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5 Couronne positive (à gauche), négative (à droite) et vent ionique . . . . . . . . . 51.6 Courant électrique observé sur l’actionneur Fil - Fil du LEA pour une tension de34 kV [52] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.7 Exemple de l’action des décharges couronnes sur le décollement de l’écoulementautour d’un profil d’aile NACA 0015, angle d’incidence 19,8˚, vitesse 25 m/s [64] 92.1 Classification des plasmas (tiré de [1]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2 Oscillation de plasma, les flèches représentent les forces de rappel exercées sur lesélectrons, d’après [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.3 Configuration pour l’étude des décharges basse pression . . . . . . . . . . . . . . 242.4 Caractéristique courant-tension pour le dispositif de la figure 2.3 . . . . . . . . . 252.5 Allure des courbes de Paschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.6 Principe des streamers ([35]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.7 Pourcentage de puissance dissipée dans les collisions avec l’azote et l’oxygène ([35]) 292.8 Configurations typiques pour la formation de décharges couronnes . . . . . . . . . 302.9 Importance de la photoionisation et des métastables dans les décharges couronnespositives, simulation numérique ([46]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.1 Dispositif expérimental (gauche) et principe des décharges couronnes (droite) ([62]) 363.2 Configuration ’DC1’et ’DC2’ ([62]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.3 Régime de “Glow Corona” ([61]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.4 Courant électrique créé par la ’DC1’ pour V G = 22 kV (gauche) et V G = 30 kV(droite), abscisse : 10 µs/div ; ordonnée : 0,2 mA/div ; origine en bas à gauche ([61]) 383.5 Vent ionique créé par la ’DC1’ (gauche) et la ’DC2’ (droite) ([62]) . . . . . . . . . 38ix
TABLE DES FIGURES3.6 Effet de la ’DC1’ (gauche) et la ’DC2’ (droite) sur une couche limite laminaire ([62]) 394.1 Un exemple de l’effet d’un écoulement sur les décharges : stabilisation de couronnespointe-plan [50] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.2 Couplage Aérodynamique - Décharge/Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.3 Principaux phénomènes de l’interaction couronnes aérodynamique . . . . . . . . 434.4 Champ électrique créé par le dispositif pour V G = 32 kV (en rouge, le champ declaquage ≃ 30 kV/cm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.5 Principe du modèle phénoménologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.6 Schéma représentatif du calcul aérodynamique avec le modèle phénoménologique 464.7 Composantes tangentielle (gauche) et perpendiculaire à la paroi (droite) du ventionique obtenu par le modèle phénoménologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.8 Profils de vitesse du vent ionique obtenu par le modèle phénoménologique (—) etpar les mesures [62] (o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.9 Profil de vitesse de l’écoulement porteur, calculé (—) et mesuré [62] (o) en x = 8 cm 494.10 Composantes tangentielle (gauche) et perpendiculaire à la paroi (droite) de lavitesse de l’écoulement obtenu avec le modèle phénoménologique . . . . . . . . . 504.11 Profils de vitesse de l’écoulement avec plasma, modèle phénoménologique (—) etmesures [62] (o), par rapport à l’écoulement porteur (- -) . . . . . . . . . . . . . . 506.1 Maillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666.2 Configuration de décharge couronne positive Sphère - Sphère . . . . . . . . . . . 736.3 Lignes isopotentielles configuration Sphère - Sphère . . . . . . . . . . . . . . . . 736.4 Coefficients d’ionisation α et d’attachement η, déterminés par le code Bolsig (—)et donnés par Morrow (- -) [45] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756.5 Mobilité µ e et coefficient de diffusion D e des électrons, déterminés par le codeBolsig (—) et donnés par Morrow (- -) [45] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766.6 Courants électriques, obtenu grâce au modèle Sphère - Sphère (gauche) et issu dela bibliographie [46] (droite) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776.7 Importance de la photoionisation (S photo ) et du détachement électronique (k d )reflétée par le modèle Sphère - Sphère (gauche) et la bibliographie [46] (droite) . 786.8 Densité des électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.9 Champ électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.10 Densité des ions positifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.11 Densité des ions négatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797.1 Configurations de décharge couronne Fil - Cylindre positive et négative . . . . . 827.2 Lignes isopotentielles configuration Fil - Cylindre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827.3 Décharge négative - Courant électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847.4 Décharge négative - Pulse de courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857.5 Décharge négative - Conditions de stabilité sur le pas de temps . . . . . . . . . . 85x
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4.3. Conclusion4.3 ConclusionLa mé
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Chapitre 5Modèle physique des déc
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Chapitre 6Description de la méthod
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Chapitre 7Comportement du modèleCe
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7.2. Décharge Fil - Cylindre néga
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7.3. Décharge Fil - Cylindre posit
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Chapitre 8Modélisation pseudo 1D d
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8.2. Résultat des simulations num
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8.3. Variation des paramètres de l
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8.4. Application à des configurati
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8.6. Vent ionique8.6 Vent ioniqueLe
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8.6. Vent ionique8.6.3 Ecoulement e
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8.6. Vent ioniqueFigure 8.24 - Comp
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8.7. Conclusionà l’utilisation d
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Chapitre 9Modélisation 2D du cas e
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9.5. Conclusion9.5 ConclusionVenant
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Chapitre 10ConclusionCette thèse,
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Annexe ADescription de la cinétiqu
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A.2. Sources en volumeξ = 0,06 −
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Bibliographie[1] http ://fr.wikiped
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BIBLIOGRAPHIE[31] Loeb L.B. Electri
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