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

9. Modélisation 2D du cas expérimentalDes tests supplémentaires montrent qu’un maillage à 100 mailles est trop peu raffiné pourbien retranscrire l’effet de la décharge. Dans ce qui suit, les résultats obtenus avec le maillage leplus fin sont décrits.9.4.2 Ecoulement externe au reposLe calcul du vent ionique est effectué sur un écoulement initialement au repos. Le fluide estmis en mouvement préférentiellement dans la direction des x, de l’anode vers la cathode, Figure9.15. Il subit une première accélération forte à l’anode et une deuxième à la cathode. Entre lesdeux il est légèrement accéléré. Après la cathode, l’écoulement est freiné par frottement visqueux.Le gain de vitesse maximal est de 1,3 m/s environ. Le fluide est aspiré des parties supérieuresvers la paroi pour ensuite être dirigé de l’anode vers la cathode. Cette description rejoint lesobservations expérimentales. Les niveaux de vitesse sont cependant sous-estimés de moitié.Les profils de vitesse sont comparés aux mesures de Séraudie [62] en différentes abscisses. Legain de vitesse généré par l’anode est de 1 m/s sur les présents calculs en x = 3, 4 et 5 cm,au lieu de 2,5 à 3 m/s. L’action de l’anode est donc sous-estimée. L’ordre de grandeur du ventionique reste cependant réaliste. La zone d’action de la décharge se rapporte bien à celle desexpériences, à savoir qu’elle s’étend sur plus de 1 cm au-dessus de la paroi. La bonne descriptionspatiale de l’effet de l’actionneur constitue une avancée importante du modèle 2D, par rapportau précédent modèle 1D. Le gain de vitesse obtenu à la cathode permet de se rapprocher desmesures et il ne subsiste en x = 8 cm qu’un écart de 1 m/s. Le modèle 2D des décharges, bienque peu résolu en espace, permet ainsi de simuler relativement bien le vent ionique créé par ledispositif expérimental du chapitre 3.9.4.3 Ecoulement externe basse vitesseLa force électrique est appliquée sur l’écoulement de couche limite sur plaque plane. L’effet surl’aérodynamique est peu visible sur les cartographies des vitesses tangentielle et perpendiculaireà la paroi, Figure 9.17. On note que la vitesse d’aspiration du fluide est d’à peine 6 cm/s. Il estplus diffile, avec la même force, de dévier un écoulement de 5 m/s, que de mettre en mouvementun fluide au repos.Les profils de vitesse montrent à nouveau une action plus faible par rapport aux mesures,Figure 9.18. L’effet de la force plasma est de rajouter une vitesse maximale de 0,5 m/s dans lacouche limite.En conclusion, la force obtenue grâce au modèle 2D de la décharge électrique permet d’obtenirune description qualitativement en accord avec les observations expérimentales et les mesuresassociées. Quantitativement, le vent ionique est sous-estimé de moitié. Son action sur les écoulementsde couche limite en est alors défavorisée.144