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

2.3. Décharges hors équilibre dans les gazFigure 2.7 – Pourcentage de puissance dissipée dans les collisions avec l’azote et l’oxygène ([35])leur énergie presque essentiellement au profit de l’excitation du mode vibratoire de l’azote. Laproduction d’ions azote et oxygène ne s’effectue efficacement que lorsque les électrons possèdentune énergie de l’ordre de 4 à 5 eV. Ainsi est-il difficile d’obtenir de l’ionisation dans les déchargesstationnaires contenant de l’azote. Un moyen de passer outre est d’utiliser des décharges pulsées.Le problème d’une décharge à tension continue est que la cinétique de l’ionisation est complètementcontrôlée par les charges d’espace, par le mécanisme des streamers. Pour que l’ionisationsoit efficace, il faudrait augmenter ce champ de charge d’espace, ce qui mène rapidement à l’arc.Par contre, si les pulses sont suffisamment rapides, c’est-à-dire si leur temps de montée resteinférieur au temps caractéristique d’ionisation et de construction de charge d’espace, alors onpeut créer des électrons de forte énergie. Pour citer [35], “la manière dont l’énergie est injectéedans la décharge peut parfois se révéler aussi déterminante que la quantité d’énergie injectée”.2.3.3 Les décharges couronnesLes décharges couronnes apparaissent si le champ électrique est fortement non uniforme. Untel champ est créé lorsqu’au moins une des électrodes a un faible rayon de courbure r par rapportà la distance d qui les sépare. Dans ce cas, le champ est très intense près de l’électrode stressée.Cette partie s’appuie sur [11, 12, 13, 14, 15, 16, 20, 35, 43, 44, 46, 45, 47, 48, 60]. On cite lesconfigurations pointe-plan, fil-cylindre, fil-plan ou encore fil-fil (Figure 2.8) et on distingue lescouronnes positives des couronnes négatives. Dans le cas de fils parallèles, Raizer [55] indique quela décharge couronne ne peut se produire dans l’air à la pression atmosphérique que si le rapportd/r > 5,85. Ces décharges sont couramment observées sur les lignes haute tension ou sur le mâtdes navires (les feux de S t Elme). L’émission d’une lumière bleuâtre ou violette s’accompagned’un crépitement sonore.29