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

1. Introductionfont suite à la synthèse réalisée par Caruana et Séraudie sur les besoins et possibilités de contrôlesur les avions civils de transport [9].L’amélioration de la pulvérisation grâce à des actionneurs plasmas est une des contributionsde l’ONERA au programme INCA. En agissant sur les écoulements aérodynamiques, Larricqet al. montrent une augmentation de la fréquence de battement des nappes liquides, ce qui vadans le sens d’une diminution finale de la taille des gouttes, et donc vers une amélioration de lacombustion, notamment pour des domaines de ralenti moteur durant lesquels la vitesse de l’airest faible [27].Un des objectifs du programme de recherche de l’ONERA est de comprendre comment lesactionneurs génèrent les plasmas et décharges électriques ainsi que leur action sur les écoulementsaérodynamiques. Le but final est de simuler numériquement les phénomènes physiques seproduisant sur les dispositifs expérimentaux afin d’optimiser ces derniers. C’est dans ce cadreprécis que s’inscrit la présente thèse.1.5 Objectif de la thèseLe but de cette thèse réalisée à l’ONERA/DMAE 4 , soutenue par la DGA 5 , en collaborationavec MIP 6 et ONERA/DTIM 7 , est de modéliser et de développer un outil numérique capable desimuler la génération de plasma dans les décharges couronnes et leur interaction avec l’aérodynamique.Cette recherche s’appuie notamment sur les premiers résultats obtenus dans le cadre dela thèse de Géraldine Quinio [54], réalisée à l’ONERA/DTIM en collaboration avec MIP, et dontles travaux ont abouti au développement d’un code de simulation des plasmas utilisés dans ledomaine de la furtivité. Elle s’appuie également sur les travaux expérimentaux menés par AlainSéraudie [61, 62] dans le cadre du projet PUMA.1.6 Plan et résumé du mémoireLa démarche adoptée est la suivante. Tout d’abord, il convient de dégager les phénomènesphysiques à l’origine du vent ionique. La connaissance de ces mécanismes peut alors donner naissanceà une modélisation physique puis numérique de l’interaction entre les plasmas ou déchargeset les écoulements aérodynamiques. Les outils de simulation numérique utilisés au cours de cettethèse ont été enrichis au fur et à mesure. La structure de ce document décrit ainsi commentchaque modèle a permis d’orienter les travaux suivants, pour obtenir finalement un outil numériquedécrivant de façon réaliste la physique du vent ionique créé par les décharges couronnes.4 Département Modèles pour l’Aérodynamique et l’Energétique5 Délégation Générale pour l’Armement6 Mathématiques pour l’Industrie et la Physique de Toulouse7 Département Traitement de l’Information et Modélisation10