Academic literature on the topic 'Aérodynamique des plasmas'

Afin de diminuer la signature radar d'une entrée d'air d'aéronef, un dispositif envisagé consiste en l'ionisation partielle de l'air au niveau de l'entrée d'air. L'objectif de la thèse est de développer des modèles mathématiques et numériques permettant de mieux appréhender les principaux mécanismes physiques intervenant dans la génération d'un plasma d'air à pression atmosphérique soumis à un vent. Une analyse asymptotique d'un modèle 0D de cinétique de création d'un plasma d'air dans un écoulement a été effectuée. Le maintien du plasma repose sur la présence des métastables: permettant de détacher des électrons d'ions négatifs et sur la vitesse de l'écoulement porteur. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au dispositif des décharges capillaires générant une décharge homogène dans l'air à pression atmosphérique. Un modèle 0D a été conçu afm de comprendre les principaux mécanismes physiques intervenant dans l'initiation de la décharge. Les simulations numériques ont montré l'importance des phénomènes aux parois. Enfin, une dernière partie est consacrée à l'élaboration et à l'étude d'un modèle numérique bidimensionnel d'une décharge continue Pointe Négative Plan dans une entrée d'air. Le modèle est constitué d'un système d'équations non-linéaires de convection/diffusion/réactions couplées à l'équation de Poisson. Le courant induit par la circulation du plasma dans le circuit extérieur est relié au potentiel par une équation différentielle ordinaire en temps. Les simulations numériques montrent que lorsque le vent devient important, la formation périodique de canaux plasmiques dérivant ensuite le long de l'écoulement porteur est observée<br>Order to reduce the flash points in air intake of aircraft, a considered deviee consists in the partial ionisation of the air around the air intake. The aim of the thesis is to develop mathematical and numerical models in order to apprehend the main physical mechanisms which occur in the generation of air plasmas at atmospheric pressure in air flows. An asymptotic analysis of simple ionization kinetics of air flows at atmospheric pressure is first proposed. The existence of the plasma depends on the value of the flow velocity relative to a threshold value and on the existence of metastables which detach electrons from negative ions. Secondly, we were interested in the modelling of capillary discharges which allows the genera tion of a homogeneo us discharge in air at atmospheric pressure. A OD model has been made in order to understand the main physical mechanisms occurring in the discharge initiation. The numerical simulations shows the wall phenomena take an important place in the operation of the discharge. Lastly, a 2D model is developed to model a negative tip/plane corona discharge in air flows. The mode! consists of a system of non-linear convection/diffusion /reaction equations coupled with the Poisson equation. The current induced by the plasma circulation in the extemal circuit is Iinked with the potential through an ordinary differential equation in time. The numerical simulations show that when the flow velocity becomes important, a periodical formation of plasma channels carrying away by the air flow is observed

L'étude a porté sur le vent ionique produit par une décharge couronne créée par deux électrodes reliées aux bornes d'une alimentation haute tension, en vue de comprendre les phénomènes à la base du vent ionique et les paramètres quicontrôlent sa vitesse dans l'air à pression atmosphérique. Une étude paramétrique est réalisée sur la distance inter-électrodes, lediamètre et le matériau des électrodes, la tension, sa polarité, le courant et le gaz. En parallèle, un modèle numérique bidimensionnel de la décharge positive et du vent ionique est développé, comprenant les équations de Poisson, de continuité de la densité électronique, de continuité des densités d'un ion positif et d'un ion négatif, de continuité de la masse et les équations de Navier-Stokes. Le systèmeest fermés avec des expressions représentant la cinétique chimique de la décharge et le transport des charges. La simulation a étéfaite à l'aide du logiciel FLUENT et de modules programmables. Les mesures ont montré que la vitesse du vent ioniquene nedépend directement que de la racine carrée du courant. Les paramètres géométriques quant à eux modifient la caractéristique courant-tension. Le matériau n'a pas d'influence tandis que le gaz dans lequel se produit la décharge modifie l'évolution de la vitesse en fonction du courant. Ces résultats sont retrouvés par les calculs qui montrent que l'émission secondaire d'électrons par bombardement ionique est négligeable dans la configuration étudiée et que la mobilité des ions est importante. La comparaison des mesures dans différents gaz permet d'estimer les ions prépondérants dans le phénomène de vent ionique. Les calculs sont en bon accord avec les expériences<br>The studydeals with ionic wind produced by a corona discharge created by two electrodes connected to a high voltage power supply, in the aim to understand the phenomenaof the ionic wind and the parameters that control its velocity in air at amopsheric pressure. A parametric study is realized on the gas distance, the diameter and the material of the electrodes, the voltage, its polarity, the current and the gas nature. In parallel, a 2D steady-state numerical model of the discharge and of the ionic wind is developped, solving simultaneously the Poisson equation, the continuity equations for electrons, positive ions, negative ions and the Naviers-Stokes equations. The system is closed with expressions modelling the kinetics chemistry of the discharge and the transport of charges. The simulations have been done with FLUENT and complementar modules. The measurements show that the velocity of the ionic wind depends directly of the square root of the current. The geometrical parameters modify the current-voltage characterics. The material has no influence while the gas nature modifies the evolution of the velocity vs the current. Theses results are also fund with simulations which show that the secondary electron emission is neglectable in the studied configuration and that the ion mobility is important. The comparison between the measurements in differents gases helps to estimate the predominant ions in the ionic wind phenomenon. Simulations are in good agreement with experiments

Ce travail concerne la mise en œuvre d'une source d'oxygène atomique qui est ensuite utilisée pour reproduire les conditions d'une orbite basse terrestre. L'installation PELICAN est un moyen au sol capable de simuler en un temps réduit, des temps d'exposition étendus à un environnement d'orbite basse terrestre. La source d'oxygène atomique consiste en un faisceau d'atomes énergétiques extrait d'un jet supersonique. Le jet est produit en laissant s'écouler à travers une tuyère sonique un plasma entretenu par un rayonnement laser infrarouge. Des échantillons métalliques ont été exposés au flux d'atomes ainsi produit (vitesse d'impact de l'ordre de 5 km/s). Une altération de l'état de surface de ces échantillons a été mise en évidence. Des simulations numériques ont également été réalisées afin d'étudier quelques caractéristiques macroscopiques (vitesse, pression, température) des plasmas d'argon produits sur PELICAN. Les résultats de calculs sont comparés aux résultats expérimentaux dans le cadre de deux types de modélisation. La première fait appel à une hypothèse d'équilibre thermodynamique local, alors que dans le deuxième cas, une modélisation du type "plasma hors-équilibre" est utilisée.

Lors de cette thèse nous nous sommes fixés deux objectifs. Le premier était de réaliser des dépôts d’YpSZ pour l’application barrière thermique. Pour cela nous avons utilisé un réacteur plasma basse pression horizontal développé au LGPPTS équipé d’un injecteur pneumatique utilisant des précurseurs nitrés dissous en solution aqueuse. Ce nouveau procédé est intéressant car grâce à des conditions thermiques douces il permet d’obtenir après un recuit des nano pores dans les dépôts. Ces nano pores permettent de réduire la diffusivité thermique. Ainsi nous avons étudié en détails ce procédé et réalisé deux simulations de celui-ci : une première sous COMSOL pour obtenir des informations sur les gaz et une seconde sous SCILAB pour obtenir des informations sur les gouttelettes de précurseurs nitrés. Ainsi grâce à l’étude paramétrique du réacteur, nous avons réalisé des dépôts d’YpSZ épais (100µm) présentant une porosité totale de 50%. Le second objectif était de protéger la barrière thermique des dégradations induites par l’attaque des CMAS. Nous avons choisi de la recouvrir d’une couche de Gd2Zr2O7 car cet oxyde possède la capacité de réagir avec les CMAS et ainsi stopper leur infiltration dans la barrière thermique. Pour réaliser les dépôts de Gd2Zr2O7, nous avons utilisé un réacteur plasma basse pression vertical équipé d’un nébuliseur. Grace à ce procédé nous avons été en mesure de déposer des couches de type YpSZ/Gd2Zr2O7 dégradé en concentration. En parallèle, nous avons aussi adapté un procédé de plasma thermique équipé d’un injecteur de poudre pour avoir à disposition une installation expérimentale de simulation d’attaque des CMAS sur les barrières thermiques