RemerciementsLa réalisation <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te thèse doit à un grand nombre <strong>de</strong> personnes, <strong>et</strong> je me propose ici <strong>de</strong> lesremercier. Je tiens tout d’abord à remercier Jean Cousteix, directeur du Département Modèlespour l’Aérodynamique <strong>et</strong> l’Énergétique, ainsi que Jean-C<strong>la</strong>u<strong>de</strong> Traineau, Frédéric Thiv<strong>et</strong> <strong>et</strong> PierreMil<strong>la</strong>n, chefs successifs <strong>de</strong> l’unité C2A, pour leur accueil à l’ONERA.Je remercie très chaleureusement les membres <strong>de</strong> mon jury <strong>de</strong> thèse : son prési<strong>de</strong>nt, Jean-Pierre Boeuf (LAPLACE, Toulouse), Pénélope Ley<strong>la</strong>nd (EPFL, Lausanne), Michel Cazalens(SNECMA-Moteurs), Christophe Laux (EM2C, Paris) <strong>et</strong> Bruno Dubroca (CEA, Bor<strong>de</strong>aux).L’examen précis <strong>de</strong> mon travail réalisé par ces <strong>de</strong>ux <strong>de</strong>rniers lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> rédaction <strong>de</strong> leur rapport,<strong>et</strong> les questions <strong>et</strong> remarques <strong>de</strong> l’ensemble lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> soutenance ont permis d’éc<strong>la</strong>ircir certainspoints difficiles <strong>et</strong> surtout d’ouvrir le champ <strong>de</strong>s investigations futures.C<strong>et</strong>te thèse n’aurait vu le jour sans l’action <strong>de</strong> Frédéric Thiv<strong>et</strong> (SUPAERO, Toulouse), initiateur<strong>et</strong> co-directeur <strong>de</strong> celle-ci. Son encadrement sans faille, son dynamisme communicatif <strong>et</strong><strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> son raisonnement m’ont été précieux dans chacune <strong>de</strong>s étapes <strong>de</strong> mon travail. Lamultidisciplinarité du suj<strong>et</strong> étudié fut un réel challenge pour moi <strong>et</strong> j’ai trouvé en Pierre Degond(MIP, Toulouse), co-directeur également <strong>de</strong> ma thèse, ce socle <strong>de</strong> connaissances nécessaires à<strong>la</strong> poursuite <strong>de</strong> l’objectif visé. Le nombre <strong>et</strong> <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> nos réunions se sont avérés décisifsquant à ma compréhension, même partielle, <strong>de</strong> <strong>la</strong> physique qu’il m’était proposé d’étudier. C<strong>et</strong>encadrement a atteint un niveau inespéré grâce à <strong>la</strong> col<strong>la</strong>boration étroite menée avec FrançoisRogier (ONERA, Toulouse). Son soutien pour mes activités <strong>de</strong> modélisation <strong>numérique</strong>, son aisancedans <strong>la</strong> formu<strong>la</strong>tion mathématique <strong>de</strong>s phénomènes physiques <strong>et</strong> <strong>la</strong> bonne humeur dont i<strong>la</strong> agrémenté le tout l’ont porté à mes yeux à l’égal d’un troisième directeur <strong>de</strong> thèse. Pour toutesces raisons, je tiens à adresser ma plus sincère gratitu<strong>de</strong> à ces trois personnes.Pour me <strong>la</strong>ncer dans ce travail <strong>de</strong> longue haleine, j’ai profité d’un p<strong>et</strong>it coup <strong>de</strong> gnaque initial.C<strong>et</strong> appel d’air dans lequel je me suis engouffré, c’est-à-dire <strong>la</strong> recherche scientifique, a étédéclenché par A<strong>la</strong>in Strzelecki qui, lors <strong>de</strong> mon stage <strong>de</strong> DEA, m’a proposé une définition <strong>de</strong> <strong>la</strong>recherche qui me p<strong>la</strong>ît encore à ce jour. Il par<strong>la</strong>it d’un travail passionnant, au coeur <strong>de</strong>s préoccupationsscientifiques, industrielles <strong>et</strong> sociétales. J’ai pu observer <strong>la</strong> mise en pratique quotidienne<strong>de</strong> ces idées au travers <strong>de</strong> son travail, ainsi que <strong>de</strong> celui <strong>de</strong> nombre <strong>de</strong> ses collègues <strong>de</strong> l’unitéMH du DMAE parmi lesquels Pierre Gajan, Gérard Lavergne, Pierre Berthoumieu <strong>et</strong> RobertFoucaud.i
Explorer un nouveau domaine lors <strong>de</strong> ma thèse m’a permis <strong>de</strong> rencontrer d’autres personnes<strong>et</strong> <strong>de</strong> vérifier <strong>de</strong>rechef <strong>la</strong> compétence <strong>et</strong> l’accueil irréprochable <strong>de</strong>s membres du DMAE. A<strong>la</strong>inSéraudie, Daniel Caruana <strong>et</strong> Gérard Guillement, dignes représentants <strong>de</strong> <strong>la</strong> P<strong>la</strong>sma Team doiventsavoir combien il m’a été agréable <strong>de</strong> participer avec eux à l’aventure PUMA <strong>et</strong> que j’en gar<strong>de</strong>raiun excellent souvenir.J’étends bien volontiers le cercle <strong>de</strong> <strong>la</strong> P<strong>la</strong>sma Team pour remercier, pour leur disponibilité,leur volonté <strong>de</strong> coopérer <strong>et</strong> leur conseils avisés, Jean-Pascal Cambronne <strong>et</strong> Jean-Pierre Boeuf du<strong>la</strong>boratoire LAPLACE <strong>de</strong> Toulouse <strong>et</strong> Eric Moreau du LEA <strong>de</strong> Poitiers, ainsi que leurs collèguesLeane Pitchford, Thierry Callegari, Youssef Lagmich, Jérôme Pons <strong>et</strong> Maxime Forte. Les richesdiscussions avec mes collègues parisiens, Bruno Chan<strong>et</strong>z, Denis Packan, Serge Larigaldie, Paul-Quentin Elias <strong>et</strong> François Vuillot m’ont également bien aidé. Pour ma part, je suis entré dans ceproj<strong>et</strong> en profitant du travail réalisé par Géraldine Quinio lors <strong>de</strong> sa thèse réalisée au DTIM. Je<strong>la</strong> remercie très chaleureusement pour son ai<strong>de</strong>, toujours dans <strong>la</strong> bonne humeur, même lors <strong>de</strong>scours <strong>de</strong> mathématiques improvisés qu’elle m’a donnés. Je sors <strong>de</strong> l’aventure PUMA en sachantle f<strong>la</strong>mbeau bien repris puisqu’en plus <strong>de</strong>s précités se sont rajoutés Guil<strong>la</strong>ume Dufour <strong>et</strong> ThomasUnfer, qui sont <strong>de</strong>s recrues parmi les meilleures pour le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche.Je remercie toutes les secrétaires du DMAE, Corinne P<strong>la</strong>nta<strong>de</strong>, Christine Pujol, Valérie Duplessis,Angélique Zerrougui <strong>et</strong> Nathalie C<strong>la</strong>pes pour l’ai<strong>de</strong> qu’elles m’ont apportée. Merci égalementà Emmanuel Carreau <strong>et</strong> Pierre Malecki pour leur support informatique.Ce n’est pas pour leurs qualités professionnelles (celles-ci par ailleurs avérées) mais bien plutôthumaines que je tiens maintenant à remercier très chaleureusement l’ensemble <strong>de</strong>s personnes quej’ai eu <strong>la</strong> chance <strong>de</strong> cotoyer durant ces quelques années. Ceci reprend beaucoup <strong>de</strong>s personnesprécitées mais je tiens à les remercier encore. La journée du doctorant que j’étais commençaitréellement à <strong>la</strong> pause café, café m<strong>et</strong>tant un terme immédiat à <strong>la</strong> torpeur matinale. Merci à tousles gens qui, par une institution aussi simple que <strong>la</strong> pause café, perm<strong>et</strong>tent aux nouveaux <strong>de</strong>s’intégrer en échangeant dans <strong>la</strong> détente <strong>de</strong>s opinions sur tout <strong>et</strong> sur rien.Un indétrônable <strong>de</strong> <strong>la</strong> journée typique du thésard du DMAE est le repas du midi pris à <strong>la</strong>cantine <strong>de</strong> Supaero. On y rencontre alors tous ses collègues rameurs (certains surfent paraîtil).Pour les franches rigo<strong>la</strong><strong>de</strong>s, les réflexions profon<strong>de</strong>s sur <strong>la</strong> politique ou Paris Hilton, lesparties <strong>de</strong> cartes ou concours <strong>de</strong> mots fléchés je remercie, en r<strong>et</strong>enant ma respiration : les anciens<strong>de</strong> l’époque, C<strong>la</strong>risse, Nawel, Valérie, Cécilia, Mylène, Laure, Jérôme, Olivier Br., Olivier Bo,Stéphane, Alexandre, Vincent, Clément, Frédéric L., Yann, Gilles, Paul, merci également aux toutjuste plus jeunes Emmanuel, Tristan, Ludovic, Damien, Emmanuel, Géraldine, Maud, Florian,Bruno, Fred, C<strong>la</strong>ire, Brice, François, Estelle, Julien, Rémi, Hélène, Nico<strong>la</strong>s.Pour maintenir sur <strong>la</strong> longueur un effort qu’il a bien fallu cérébral, j’ai expérimenté une techniquequi veut que le reste du corps soit lui aussi mis quelque peu à l’épreuve. Ce fut quelqueshaltères soulevées <strong>de</strong> terre le temps d’une joute amicale avec Jean-Pierre Carayon, Arnaud <strong>et</strong>Cédric. Le p<strong>la</strong>t <strong>de</strong> résistance, ce fut mon implication dans mon équipe <strong>de</strong> rugby saint-orennaise<strong>et</strong> à l’INP, dont je remercie les membres <strong>et</strong> l’entourage, qui ont accueilli en terre ovale toulousaineii
- Page 2: Département Modèles pour l’Aér
- 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: 2.2. Généralités sur les gaz ion
- Page 38 and 39: 2.2. Généralités sur les gaz ion
- Page 40 and 41: 2.2. Généralités sur les gaz ion
- Page 42 and 43: 2.2. Généralités sur les gaz ion
- Page 44 and 45: 2.3. Décharges hors équilibre dan
- Page 46 and 47: 2.3. Décharges hors équilibre dan
- Page 48 and 49: 2.3. Décharges hors équilibre dan
- Page 50 and 51: 2.3. Décharges hors équilibre dan
- Page 52 and 53: 2.3. Décharges hors équilibre dan
- 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:
4.2. Modèle phénoménologique de
- Page 68 and 69:
4.2. Modèle phénoménologique de
- 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 88 and 89:
6.2. Description de la méthode num
- Page 90 and 91:
6.2. Description de la méthode num
- Page 92 and 93:
6.3. Validation sur le dispositif S
- Page 94 and 95:
6.3. Validation sur le dispositif S
- Page 96 and 97:
6.3. Validation sur le dispositif S
- Page 98 and 99:
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 104 and 105:
7.2. Décharge Fil - Cylindre néga
- Page 106 and 107:
7.2. Décharge Fil - Cylindre néga
- Page 108 and 109:
7.2. Décharge Fil - Cylindre néga
- Page 110 and 111:
7.3. Décharge Fil - Cylindre posit
- Page 112 and 113:
7.3. Décharge Fil - Cylindre posit
- Page 114 and 115:
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 122 and 123:
8.2. Résultat des simulations num
- Page 124 and 125:
8.2. Résultat des simulations num
- Page 126 and 127:
8.3. Variation des paramètres de l
- Page 128 and 129:
8.3. Variation des paramètres de l
- Page 130 and 131:
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 136 and 137:
8.6. Vent ionique8.6 Vent ioniqueLe
- 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