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

More documents

Recommendations

Info

8.6. Vent ionique8.6 Vent ioniqueLes résultats du modèle pseudo 1D indiquent une action sur l’aérodynamique par l’intermédiaired’une force électrique dont l’intensité est de l’ordre du kN/m 3 . On souhaite testerl’influence d’une telle action sur les fluides. Dans ce paragraphe, on effectue ainsi le calcul d’unécoulement bidimensionnel sur plaque plane du même type que celui réalisé dans le chapitre 4.On appellera écoulement externe l’écoulement d’origine, i.e. sans action plasma. Dans ce quisuit, on teste la force électrique obtenue pour le cas à 800 mailles au paragraphe 8.2.3. Dansun premier temps, on présente la méthode d’implantation de la force électrique dans le calculaérodynamique. Deux calculs sont ensuite présentés. L’un concerne un écoulement externe aurepos, l’autre un écoulement externe de basse vitesse (5 m/s).8.6.1 Description du calculOn applique la force volumique électrique présentée au paragraphe 8.2.3 et issue du calculcomportant 800 mailles (Figure 8.12). Le régime de décharge est continu, à savoir que la cathodeet l’anode produisent régulièrement des ions positifs et négatifs. Le fait que l’anode soit derayon plus faible entraîne une production plus importante d’ions positifs que négatifs. La forceélectrique reste alors toujours positive malgré sa décroissance aux abords de la cathode due à unécran plus efficace des ions négatifs.La force a été calculée en 1D en supposant que la décharge occupe une épaisseur S(x) autourde son axe. On dispose ainsi pour le calcul 2D de l’écoulement d’une surface d’application de laforce, représentée Figure 8.20. Pour l’implémentation dans CEDRE, ces force et épaisseur ontdû être adaptées car ce code ne prend actuellement pas en compte la possibilité de générer uneforce non uniforme sur un domaine. Nous avons donc opté pour la création de plusieurs domainesrectangulaires sur lesquels la force électrique est constante. Sur chacun de ces domaines, on calculela force et l’épaisseur moyennes à partir des résultats obtenus. Les domaines sont au nombre de6 et sont répartis entre l’anode (x = 2 cm) et la cathode (x = 6 cm). Les force et épaisseur deplasma utilisées pour le calcul présent sont résumées Tableau 8.2 et Figure 8.21.y (cm)300,50entrée subsoniqueplasmaglissement200 maillesparoi70 maillessortie subsonqiue, P = 1 atm0 2 610x (cm)Figure 8.20 – Schéma représentatif du calcul aérodynamique avec le modèle pseudo 1D117
8. Modélisation pseudo 1D du cas expérimentalDomaine 1 Domaine 2 Domaine 3 Domaine 4 Domaine 5 Domaine 6(x 0 ; x 1 ) (cm) (2; 2,4) (2,4; 3) (3; 4,2) (4,2; 5) (5; 5,85) (5,85; 6)Épaisseur S (cm) 0,106 0,289 0,464 0,456 0,266 0,080Force (Nm −3 ) 1800 585 220 100 170 8850Tableau 8.2 – Force et épaisseur issues du modèle pseudo 1D pour le calcul aérodynamiqueS (cm)0.50.40.30.20.102 3 4 5 6x (cm)F (kN/m 3 )1210864202 3 4 5 6x (cm)Figure 8.21 – Épaisseur de plasma (gauche) et force électrique (droite) obtenues par le modèlepseudo 1D (- - initiale; — pour calcul CEDRE)8.6.2 Ecoulement externe au reposEn appliquant au fluide au repos un mouvement par l’action de la force déterminée précédemment,on obtient le vent ionique représenté Figure 8.22, où sont représentées les composantestangentielle et perpendiculaire à la paroi de la vitesse. Le fluide est mis en mouvement entre lesélectrodes. La première accélération permet d’atteindre 3,5 m/s en x = 3 cm et la deuxième4,5 m/s à la cathode. Le fluide est aspiré des parties hautes vers l’aval de l’écoulement. Lesvitesses perpendiculaires à la paroi ont des valeurs d’un ordre de grandeur inférieur, à savoir de0,5 m/s.Les profils de vitesse sont comparés en diverses abscisses aux mesures de Séraudie [62], Figure8.23. L’effet plasma obtenu par le modèle plasma pseudo 1D aboutit à la création d’un ventionique de 3,5 m/s entre les électrodes (x = 3 et 4 cm), valeur bien estimée par rapport auxexpériences. Le lieu de ce maximum se rapproche de l’ordonnée y = 1 mm. L’écoulement est ànouveau accéléré en région proche de la cathode et le vent ionique atteint 4,5 m/s en x = 8 cm.Celui-ci est alors surestimé. Ceci est dû à une force électrique toujours positive entraînant uneaccélération de l’écoulement là où le système expérimental provoque une décélération. L’effetde la décharge se fait ressentir jusqu’en y = 5 mm, alors que les mesures montrent un venten y = 10 mm. Malgré les erreurs de mesure, estimées à 0,2-0,3 m/s, la zone d’influence de ladécharge est légèrement sous-estimée. Il s’agit là d’une limite du modèle pseudo 1D.118
Page 2:
Département Modèles pour l’Aér
Page 5 and 6:
Explorer un nouveau domaine lors de
Page 8:
Table des matièresTable des figure
Page 12 and 13:
Table des figures1.1 Schéma repré
Page 14 and 15:
TABLE DES FIGURES7.6 Décharge nég
Page 16 and 17:
Table des figures9.6 Isovaleurs de
Page 18 and 19:
Liste des tableaux2.1 Réactions da
Page 20 and 21:
Chapitre 1Introduction1.1 Observati
Page 22 and 23:
1.1. Observation du vent ionique1.1
Page 24 and 25:
1.2. Explication physique du vent i
Page 26 and 27:
1.3. Modèles de vent ioniqueZone n
Page 28 and 29:
1.4. Intérêt des plasmas pour l
Page 30 and 31:
1.6. Plan et résumé du mémoirePo
Page 32 and 33:
Chapitre 2Physique des décharges
Page 34 and 35:
2.2. Généralités sur les gaz ion
Page 36 and 37:
Page 38 and 39:
Page 40 and 41:
Page 42 and 43:
Page 44 and 45:
2.3. Décharges hors équilibre dan
Page 46 and 47:
Page 48 and 49:
Page 50 and 51:
Page 52 and 53:
Page 54 and 55:
Chapitre 3Description et analyse de
Page 56 and 57:
3.1. Descriptif du banc expériment
Page 58 and 59:
3.2. Analyse des résultatsd’une
Page 60 and 61:
Chapitre 4Description et mise en oe
Page 62 and 63:
4.1. Stratégie de résolution num
Page 64 and 65:
4.2. Modèle phénoménologique de
Page 66 and 67:
Page 68 and 69:
Page 70 and 71:
4.3. Conclusion4.3 ConclusionLa mé
Page 72 and 73:
Chapitre 5Modèle physique des déc
Page 74 and 75:
5.2. Détermination de la vitesse d
Page 76 and 77:
5.2. Détermination de la vitesse d
Page 78 and 79:
5.3. Production des espècese, N 2
Page 80 and 81:
5.4. Courant électrique et prise e
Page 82 and 83:
5.5. BilanLe champ électrique sera
Page 84 and 85:
Chapitre 6Description de la méthod
Page 86 and 87: 6.2. Description de la méthode num
Page 92 and 93: 6.3. Validation sur le dispositif S
Page 100 and 101: Chapitre 7Comportement du modèleCe
Page 102 and 103: 7.2. Décharge Fil - Cylindre néga
Page 110 and 111: 7.3. Décharge Fil - Cylindre posit
Page 116 and 117: Chapitre 8Modélisation pseudo 1D d
Page 118 and 119: 8.1. Dispositif Fil - Fil en pseudo
Page 120 and 121: 8.2. Résultat des simulations num
Page 126 and 127: 8.3. Variation des paramètres de l
Page 132 and 133: 8.4. Application à des configurati
Page 134 and 135: 8.5. Bilan du modèle électrique8.
Page 138 and 139: 8.6. Vent ionique8.6.3 Ecoulement e
Page 140 and 141: 8.6. Vent ioniqueFigure 8.24 - Comp
Page 142 and 143: 8.7. Conclusionà l’utilisation d
Page 144 and 145: Chapitre 9Modélisation 2D du cas e
Page 146 and 147: 9.2. Méthode numériqueCi-1,jnoC i
Page 148 and 149: 9.2. Méthode numériqueLes caract
Page 150 and 151: 9.2. Méthode numériqueN n+1 2i,jL
Page 152 and 153: 9.3. RésultatsV G R γ L V 0 P 0 T
Page 154 and 155: 9.3. Résultatssuivant, à t = 1030
Page 156 and 157: 9.3. Résultats2t = 1000 µs122t =
Page 158 and 159: 9.3. Résultats0.3t = 1000 µsx 10
Page 160 and 161: 9.3. Résultats54400y (cm)323002001
Page 162 and 163: 9.4. Vent ionique0.120.10.08y (m)0.
Page 164 and 165: 9.4. Vent ioniqueFigure 9.15 - Comp
Page 166 and 167: 9.5. Conclusion9.5 ConclusionVenant
Page 168 and 169: Chapitre 10ConclusionCette thèse,
Page 170 and 171: forme de capacités, inductances et
Page 172 and 173: Annexe ADescription de la cinétiqu
Page 174 and 175: A.2. Sources en volumeξ = 0,06 −
Page 176 and 177: Bibliographie[1] http ://fr.wikiped
Page 178 and 179: BIBLIOGRAPHIE[31] Loeb L.B. Electri
Page 180: BIBLIOGRAPHIE[63] Shcherbakov Yu. V
show all

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

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?