Dissertations / Theses: 'Plasma d'arcs'

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Delalondre, Clarisse. "Modélisation aérothermodynamique d'arcs électriques à forte intensité avec prise en compte du déséquilibre thermodynamique local et du transfert thermique à la cathode." Rouen, 1990. http://www.theses.fr/1990ROUES004.

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Abstract:

Dans le cadre du développement des applications industrielles des arcs électriques, la modélisation numérique d'arcs électriques à forte intensité a été entreprise; les équations d'évolution macroscopiques d'un plasma d'arc en déséquilibre thermodynamique local et en déséquilibre de réaction ont été présentées. On a montré qu'elles dégénèrent naturellement vers la forme classique des équations de la mécanique des fluides lorsque l'équilibre thermodynamique local est vérifié. Le calcul numérique dans la colonne d'arc axisymétrique est basé sur l'hypothèse d'équilibre thermodynamique local (ETL), et sur la loi d'Ohm, il a été mis en oeuvre à partir d'un code bidimensionnel aux différences finies. Les conditions aux limites à la cathode sont déterminées à partir d'un modèle mono-dimensionnel de couche limite cathodique en déséquilibre thermodynamique et déséquilibre de réaction couplé avec le calcul du transfert thermique dans l'électrode en tungstène. Les paramètres de fonctionnement du modèle se ramènent ainsi à une condition à la limite en température au sommet de la cathode facilement accessible par l'expérimentation. Les calculs menés dans le cas d'un arc libre à forte intensité dans l'argon à pression atmosphérique, avec une cathode conique en tungstène, ont montré un bon accord avec les mesures de température de Hsu, Etemadi et Pfender 1983. En configuration d'arc transféré, une concordance satisfaisante a été également obtenue entre le calcul et les mesures de Coudert et Grimaud 1989 lorsque les conditions d'écoulement du gaz admettent une modélisation laminaire

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Chouchene, Sarah. "Applications de l’intelligence artificielle à l'étude de la turbulence plasma en fusion nucléaire et aux plasmas d’arc en régime DC." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. http://www.theses.fr/2024LORR0265.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire a pour but d'explorer l'apport potentiel de méthodes d'analyse d'images par intelligence artificielle (IA) pour l'analyse de vidéos issues de différentes recherches en plasmas. Deux domaines sont étudiés : la turbulence dans des plasmas de fusion nucléaire, et la dynamique d'arcs dipolaires en régime continu haute tension (HTDC).Cette thèse explore principalement l'application de l'IA pour détecter et suivre les structures turbulentes macroscopiques visibles sous la forme de filaments de plasma dans le bord des réacteurs à fusion. Pour cela, des modèles d'IA sont appliqués à des données d'imagerie issues du tokamak COMPASS et capturées par une caméra ultra-rapide filmant jusqu'à un 1 million d'images par seconde afin de résoudre la dynamique des filaments. Différents modèles d'apprentissage supervisé sont employés, après entraînement sur des ensembles de données étiquetées pour améliorer la précision de la détection, dans le but d'étudier le mouvement des filaments de plasma et leurs interactions mutuelles. Les méthodes présentées dans ce mémoire permettent d'atteindre une précision de détection de 99 %, et de reconnaître automatiquement différents types d'interactions mutuelles conduisant à des processus de coalescence, d'éclatement, ou de modification de trajectoires des filaments. Des comparaisons réalisées avec des méthodes d'analyse conventionnelles, telles que la détection par segmentation et le suivi avec un filtre de Kalman, démontrent que les méthodes d'IA testées offrent des gains substantiels en termes de précision et de vitesse d'analyse, tout en réduisant les biais liés à l'utilisateur.Dans le domaine des arcs dipolaires, une technique d'apprentissage non supervisé est utilisée afin de détecter des bulles de métal liquide se formant à la surface des électrodes, en régime HTDC. Les modèles non supervisés, plus légers et fonctionnant sans données étiquetées, sont efficaces pour identifier des événements pouvant être apparentés à des anomalies. Les résultats présentés dans ce mémoire contribuent à une meilleure compréhension du bruit d'arc, et ouvrent la voie à une analyse en temps réel des données pour la mise en place de systèmes de protection.Ces recherches démontrent la pertinence de développer davantage les méthodes d'IA pour faire progresser notre compréhension de la dynamique complexe des plasma de fusion nucléaire, et de celles des plasmas d'arc. En réduisant ou en supprimant les biais d'analyse liés à l'intervention humaine, ces méthodes peuvent également contribuer à améliorer les comparaisons entre des données issues de différentes expériences ou simulations. Les gains en vitesse d'analyse ne sont pas toujours très significatifs, mais des marges d'optimisation existent qui ouvrent des perspectives intéressantes pour améliorer le contrôle des plasmas, qu'ils soient froids ou de fusion nucléaire
The aim of the work presented in this thesis is to explore the potential contribution of artificial intelligence (AI) image analysis methods to the analysis of videos from various plasma research domains. Two areas are studied: turbulence in nuclear fusion plasmas, and the dynamics of dipolar arcs in the high-voltage DC regime.This thesis mainly explores the application of AI to detect and track macroscopic turbulent structures visible in the form of plasma filaments at the edge of fusion reactors. To this end, AI models are applied to imaging data from the COMPASS tokamak captured by an ultra-fast camera filming up to 1 million frames per second in order to resolve the dynamics of the filaments. Different supervised learning models are employed, after training on labelled datasets to improve detection accuracy, to study the motion of plasma filaments and their interactions with each other. The methods presented in this thesis achieve a detection accuracy of 99 %, and automatically recognise different types of mutual interactions leading to coalescence, splitting or changes in filament trajectories. Comparisons with conventional analysis methods such as detection by segmentation and Kalman filter tracking show that the AI methods tested offer substantial gains in terms of accuracy and analysis speed, while reducing user bias.In the field of dipolar arcs, an unsupervised learning technique is used to detect bubbles of liquid metal forming on the surface of electrodes under high-voltage direct current (HVDC) conditions. The unsupervised models, which are lighter and operate without labelled data, are effective in identifying events that could be similar to anomalies. The results obtained contribute to a better understanding of arc noise, and pave the way for real-time data analysis for the implementation of protection systems.This research demonstrates the relevance of further developing AI methods to advance our understanding of the complex dynamics of nuclear fusion plasmas and arc plasmas. By reducing or eliminating analysis biases linked to human intervention, these methods can also help to improve comparisons between data from different experiments or simulations. The gains in analysis speed are not always very significant, but there are margins for optimisation that open up interesting prospects for improving the control of plasmas, whether cold or nuclear fusion

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Megy, Serge. "Diagnostic spectroscopique de plasmas d'arcs transférés." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30105.

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Abstract:

L'auteur presente le diagnostic de plasmas d'arc transferes dans deux types de reacteurs. Le premier consiste en un four a electrodes verticales et coaxiales, ou un arc d'azote est transfere sur un lingot d'acier doux. Dans la configuration du second, les electrodes (dites jumelees bipolaires) sont symetriquement inclinees par rapport a l'axe du reacteur. L'arc est transfere entre la cathode et l'anode froide, dans lesquelles sont respectivement injectes de l'argon et de l'azote. Leurs descriptions respectives precedent, dans le premier chapitre, celle du dispositif d'acquisition des grandeurs optiques. Dans la suite, les differentes methodes de diagnostic spectroscopique mises en uvre pour l'etude des plasmas consideres, avec ou sans symetrie axiale, sont explicitees. Dans le deuxieme chapitre, les resultats acquis avec le four a electrodes coaxiales sont exposes. Les caracteristiques electriques de l'arc transfere d'azote sont commentees et comparees a celles obtenues pour d'autres melanges melanges de gaz (argon, argon/dioxyde de carbone, et azote/oxygene). Les distributions spatiales des temperatures mesurees dans un arc transfere d'azote sont ensuite etudiees (influence de l'intensite de courant, de la longueur d'arc). L'etude de la region proche de la pointe de cathode, mettant en evidence un ecart a l'equilibre thermodynamique local, est detaillee. Le troisieme chapitre presente les resultats obtenus en utilisant le four a electrodes jumelees bipolaires. Les valeurs des concentrations electroniques mesurees dans le plan defini par les electrodes et l'axe du reacteur sont tracees, ainsi que celles de la temperature. La validite de la methode utilisee et de l'hypothese de l'equilibre thermodynamique local est discutee. L'etude du melange des deux gaz dans la zone de confluence des deux jets est exposee. Enfin, les caracteristiques electriques sont presentees

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Taupiac, Jean-Pierre. "Incinération de déchets nucléaires en plasma d'arc." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30213.

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Abstract:

Le premier des trois chapitres est consacre a la post-combustion, en plasma d'arc souffle d'oxygene, de gaz issus d'un four de pyrolyse d'un pilote d'incineration de dechets nucleaires technologiques. Apres une approche thermodynamique du procede envisage, l'auteur presente les parametres de fonctionnement du reacteur de post-combustion mis au point au laboratoire et les resultats d'un essai typique. La fusion/vitrification de cendres, issues du meme pilot d'incineration, dans un four a plasma a arc transfere sur un bain de basalte dans un creuset froid fait l'objet du deuxieme chapitre. On decrit, de facon detaillee, le dispositif experimental utilise. Les resultats des bilans matiere, des analyses chimiques des poudres recuperees dans les differents modules du pilote, ainsi que les resultats des tests de lixiviation effectues sur le verre elabore sont presentes et commentes. Le troisieme chapitre traite de la conception d'un four a plasma a arc transfere, pour le traitement de dechets radioactifs solides, au sein duquel sont reunies simultanement les trois fonctions: pyrolyse, combustion et piegeage de la partie minerale dans un bain de verre. Dans une premiere phase, l'auteur presente les resultats obtenus pour le traitement de brai (residu solide de la pyrolyse) avant d'exposer ceux obtenus avec les dechets

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Meillot, Erick. "Contribution a l'etude d'un plasma d'arc de vapeur d'eau : application a la gazeification de charbon pulverise en plasma d'arc." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30030.

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Abstract:

On presente le developpement d'un prototype preindustriel d'une torche a plasma d'arc de vapeur d'eau. Calcul des proprietes thermodynamiques (composition chimique, enthalpie massique, chaleur specifique) du systeme ar/h::(2)o, a pression constante, entre 700 et 15000 k. On presente les evolutions des coefficients de transport du systeme ar/h::(2)o en fonction de la temperature. La thermolyse de l'eau est abordee a l'aide d'un modele numerique. Dimensionnement d'un reacteur plasma pour la synthese de gaz produit sont calcules pour differents types de charbon. Modele numerique de simulation de la gazeification de charbon pulverise dans un reacteur a lit entraine avec prise en compte de la granulometrie

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Meillot, Erick. "Contribition à l'étude d'un plasma d'arc de vapeur d'eau application à la gazéification de charbon pulvérisé en plasma d'arc /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37616103b.

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Vanhulle, Gabriel. "Étude de la cinétique chimique et des propriétés de transport d'un plasma d'arc SF6-C2F4 en déséquilibre thermique : application à l'étude des disjoncteurs haute tension." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30330/document.

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Abstract:

La modélisation d'un disjoncteur haute tension par un modèle MHD nécessite des banques de données de propriétés du plasma afin de simuler le comportement de l'arc électrique. L'hypothèse d'équilibre thermodynamique local est souvent utilisée afin de calculer ces propriétés. Cependant les conditions d'équilibre ne sont pas remplies près des parois ou des électrodes, ou lors du passage par zéro du courant. Les écarts à l'équilibre (thermique notamment) modifient alors considérablement la chimie et les propriétés du plasma. L'étude de ces propriétés dans ces conditions nécessite alors de supposer que le plasma est à deux températures (2T). Le calcul des propriétés du plasma à 2T fait l'objet de cette thèse. La première partie de cette thèse présente le contexte industriel à l'origine de cette étude. Les hypothèses de base qui sous-tendent l'hypothèse 2T sont ensuite rappelées. Dans cette partie une attention spéciale est portée aux températures caractéristiques de peuplement des modes d'énergies internes. Deux jeux d'hypothèses portant sur ces températures sont utilisés dans ces travaux, et le choix de ces hypothèses est discuté. La deuxième partie de ce travail est consacrée au calcul de composition d'un plasma de SF6-C2F4 à 2T. Ce calcul sera fait avec deux méthodes différentes : la première repose sur la loi d'action de masse étendue à 2T, et la seconde sur un calcul collisionnel-radiatif. Des exemples de composition obtenus avec ces deux méthodes sont présentés. Les hypothèses portant sur les températures de peuplement des niveaux d'énergies internes sont discutées au vu de ces résultats. Le troisième chapitre de cet ouvrage aborde le calcul des propriétés thermodynamiques à 2T du plasma. Les formulations théoriques de chacune de ces propriétés sont d'abord rappelés, et les résultats issus de ces expressions sont ensuite présentés et discutés, pour les deux méthodes de calcul de la composition. Le quatrième chapitre est dédié au calcul des coefficients de transports d'un plasma de SF6-C2F4 à 2T. Cette partie s'appuie sur une étude bibliographique des méthodes de calcul déjà existantes et des données indispensables à l'obtention de ces propriétés (intégrales de collision). Pour chaque propriété (viscosité, conductivité électrique et conductivité thermique) les différentes méthodes de calcul recensées dans la littérature sont comparées. Le choix de la technique de calcul la plus appropriée est réalisé par confrontation de résultats à l'ETL. Une attention toute particulière est portée au calcul de la partie réactive de la conductivité thermique, et une formulation adaptée aux besoins de ce travail est proposée. Les résultats issus de ces expressions sont présentés et discutés suivant la même logique quand dans le chapitre précédent
Modelling a high voltage circuit breaker using a MHD model needs plasma properties databanks to simulate the electric arc behavior. The local thermodynamic equilibrium hypothesis is often used to calculate these properties. However, the equilibrium conditions are not satisfied near the walls or the electrodes, or during the zero crossing of the current. The thermal nonequilibrium considerably modify the chemistry and properties of the plasma. The study of these properties for a 2t plasma is the subject of this thesis. The first part of this thesis presents the industrial context at the origin of this study. Basics assumptions for the 2t hypothesis are then explained. In this section, special attention is given to the temperatures characteristic of the internal energy modes. Two sets of hypotheses concerning these temperatures are used in this work, and the choice of these hypotheses is discussed. The second part of this work is dedicated to the calculation of sf6-c2f4 plasma composition at 2t. This calculation will be done with two different methods: the first is based on the mass action law extended to 2t, and the second on a collisional-radiative calculation. Examples of compositions obtained with these two methods are presented. The hypotheses concerning the temperatures of populating of the internal energy levels are discussed in the light of these results. The third chapter of this thesis deals with the calculation of the thermodynamic properties at 2t of the plasma. The theoretical formulations of each of these properties are first recalled, and the results from these expressions are then presented and discussed, for the two methods of calculating the composition. The fourth chapter is dedicated to calculating the transport coefficients of a sf6-c2f4 plasma at 2t. This part is based on a bibliographic study of the already existing methods of calculation and the essential data to obtain these properties (collision integrals). For each property (viscosity, electrical conductivity and thermal conductivity) the various calculation methods identified in the literature are compared. The choice of the most appropriate calculation technique is made by comparing the results to the ETL. Particular attention is paid to the calculation of the reactive part of the thermal conductivity, and a formulation adapted to the needs of this work is proposed. The results from these expressions are presented and discussed following the same logic when in the previous chapter

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Ansar, Syed Asif. "Co-projection d'alumine et d'acier inoxydable par plasma d'arc." Limoges, 2004. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/edabcb4c-cc03-4563-9d24-c7e01e304172/blobholder:0/2004LIMO0047.pdf.

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Abstract:

Les phénomènes influençant les dépôts cermets ont été étudiés en co-projetant de l'alumine et de l'acier inoxydable par plasma. Après optimisation des paramètres d'injection et de projection, l'oxydation en vol des particules d'acier a été examinée. Les oxydes, dont la formation en vol est liée aux paramètres de la projection, ont été caractérisés par des analyses chimiques. La mouillabilité de l'acier sur l'alumine, examiné par la méthode de la goutte posée, est largement améliorée du fait de cette oxydation en vol. Le préchauffage du substrat (573K) avant projection améliore la morphologie et l'étalement des splats. De même, l'oxydation qui résulte de ce chauffage modifie la morphologie de la surface du substrat et apparaît comme un élément très important dans le processus d'étalement des lamelles. Des dépôts d'acier, d'alumine et de cermets Al2O3/acier ont été réalisés en utilisant les conditions optimales. Il a été montré que les cermets contant 25% d'alumine en masse ont donné des dépôts présentant une distribution très homogène des phases, alliée à d'excellentes propriétés mécaniques
The phenomena influencing plasma sprayed cermet deposits were studied by co-spraying alumina and stainless steel. After optimization of particle injection and spray parameters, the in-flight steel particle oxidation was examined. Formed oxides chemical composition was determined and their formation mechanisms and dependence on spraying conditions were established. The alumina-steel wetting behavior, analyzed by sessile drop method, indicated an improvement due to steel particle oxidation. Optimal splat morphology and flattening of single and co-sprayed particles were obtained on substrates preheated at 573K. The topography modifications, induced by oxide layer on surface of preheated substrates, influenced strongly the splat morphology and flattening. The deposits of stainless steel, alumina and co-sprayed cermets were developed using optimized spraying conditions varying metal and ceramic content. Cermet deposits, composed of 25 wt% alumina-stainless steel having homogeneous phase distribution, demonstrated optimal mechanical properties

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Pauvit, Richard. "Etude de la stochasticité d'une torche à plasma d'arc soufflé." Orléans, 1997. http://www.theses.fr/1997ORLE2052.

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Abstract:

Une étude des différents régimes d'écoulements dans une torche à plasma d'arc soufflé est proposée. A l'aide d'outils récents d'analyse du signal (TFR, analyse en ondelettes, reconstruction de l'espace des phases), il a été possible d'établir que le régime d'écoulement dit turbulent ne remplissait pas les critères de la turbulence hydrodynamique. A partir de l'observation du comportement dynamique de l'arc, nous proposons une nouvelle dénomination des régimes d'écoulement : le régime laminaire à faible débit de gaz plasmagène et le régime de relaxation à plus fort débit. Ce dernier est caractérisé par la présence de fluctuations rapides dans les enregistrements de la tension d'arc dont la structure est typique des oscillations de relaxation. Les comportements statique et dynamique du plasmatron utilisé sont décrits par des lois d'échelle permettant la reconstruction des caractéristiques d'arc et de la fréquence caractéristique en fonction des variations des paramètres de contrôle. Une étude de la répartition angulaire de pression acoustique en sortie de torche a permis de mettre en évidence l'existence d'un phénomène de cône de silence dans l'axe du jet du plasmatron. La comparaison des ordres de grandeurs des différentes dimensions linéaires en présence a conduit à attribuer cette observation à la réfraction des ondes sonores sous l'action des gradients de la vitesse d'écoulement du jet de gaz.

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Koalaga, Zacharie. "Contribution a l'etude experimentale et theorique des plasmas d'arcs electriques lamines." Clermont-Ferrand 2, 1991. http://www.theses.fr/1991CLF21343.

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Abstract:

La telemecanique electrique a mis au point une nouvelle technique de coupure basee sur le laminage de l'arc entre deux pieces isolantes. Ce mode de coupure entraine de fortes interactions arc-parois, et conduit a des plasmas constitues essentiellement de vapeurs d'isolant. De ce fait, la nature du materiau des parois et la largeur de la fente constituent les parametres les plus importants de cette methode de coupure. L'etude experimentale presentee est un prolongement de travaux effectues anterieurement au laboratoire. Les grandeurs physiques mesurees sont le courant, la tension, le champ electrique et la pression. Le choix du materiau des parois est fait en considerant les valeurs maximales du courant et surtout du champ electrique. Pour une meilleure efficacite de la coupure, il convient d'atteindre des valeurs de champ electrique tres elevees. Les polymeres se revelent etre les plus prometteurs. Une grande partie de ce memoire est consacree a l'etude theorique des plasmas issus des isolants de type c#xh#yo#zn#t. Cette etude permet la determination de la composition d'equilibre, des coefficients de transport et des fonctions thermodynamiques de ces plasmas. Le calcul des differentes proprietes des plasmas du type c#xh#yo#zn#t est effectuee grace a un logiciel de calcul elabore au laboratoire. Il est possible d'effectuer un choix du materiau des parois a partir des valeurs des conductivites thermique () et electrique (), de la densite d'energie (. H) et du flux de puissance (. H. A. )

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Roux, Alain. "Contribution à l'étude des transferts d'énergie plasma/particules dans le cas de plasma d'induction et de plasma d'arc soufflé." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD355.

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Après un passage en revue des différentes techniques utilisées pour la projection thermique, nous décrivons l'évolution des modèles numériques ainsi que les méthodes de mesure et de diagnostic du plasma et des particules qui y sont introduites. La technique de projection par plasma d'induction a été mise en œuvre et une nouvelle technique de caractérisation par camera vidéo rapide a été employée pour visualiser dynamiquement le plasma et les particules. Des mesures statistiques sur la vitesse des particules ont permis de comparer les deux méthodes de projection : par plasma d'induction et par plasma d'arc soufflé.

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Zhang, Nannan. "Diagnostics d'un jet plasma d'arc soufflé sous très faible pression." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00596570.

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Abstract:

De tous temps, les techniques PVD (Physical Vapor Deposition) et projection (Plasma Spraying) ont été considérées comme très différentes l'une de l'autre : la technique PVD s'exerce sous très basses pressions (de l'ordre de 10-1 mbar) avec des vitesses de dépôt très faibles (qq. µm par heure) et permet d'obtenir des dépôts (qq. µm) très minces et en principe très réguliers alors que la technique de projection thermique s'exerce à pression atmosphérique ou sous vide partiel (qq. dizaines de mbars) avec des vitesses de dépôt importantes (qq. centaines µm par minute) et permet d'obtenir des dépôts épais (qq. centaines de µm) avec cependant des rugosités importantes. Il s'agissait durant ce travail de thèse de contribuer au développement d'un nouveau procédé de projection thermique fonctionnant sous basse pression afin d'obtenir des dépôts issus de condensation de vapeurs ou des dépôts mixtes vapeurs-particules. L'idée est de mettre en évidence l'incidence de certains paramètres opératoires sur les propriétés du jet et d'utiliser ensuite ces résultats pour définir les conditions les meilleures pour la réalisation des dépôts. Deux méthodes de diagnostic ont été retenues pour cette étude : la spectroscopie d'émission et la sonde enthalpique. L'enceinte de projection sous vide a donc été instrumentée d'un spectromètre d'émission (Triax 190, Jobin Yvon) et d'un logiciel d'identifications des raies spectrales acquis. Parallèlement, une modification de la sonde enthalpique (ENT-PLC, Tekna) a été effectuée de manière à permettre des mesures de flux sous basses pressions. Les essais de projection ont été réalisés avec deux torches commerciales de faible puissance développées et couramment employées au laboratoire pour la projection VPS (Vacuum Plasma Spraying). Différents paramètres expérimentaux ont été testés à savoir des paramètres de fonctionnement de la torche plasma (Intensité de courant et Débit de gaz hydrogène) et des paramètres environnementaux (Pression dans l'enceinte de projection et distance de détection). Enfin, ces différentes projections ont été couplées à des réalisations de dépôts métalliques dans un premier temps et céramiques dans un deuxième temps. Il a été montré que, sous certaines conditions de projection, les dépôts présentent des microstructures fines comparables à celles qui existent dans les dépôts PVD.

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Chang, Kun. "Synthèse de poudres ultrafines de silice en plasma d'arc transféré." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0024.

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Abstract:

L'auteur presente la synthese de poudres ultrafines de silice dans un plasma d'arc transfere. L'introduction, apres la presentation des proprietes physico-chimiques de la silice, est consacree a une etude bibliographique des procedes de synthese aussi bien industriels qu'au stade du developpement, et plus specialement les procedes par plasma thermique dont les proprietes thermodynamiques et les coefficients de transport sont resumes. Le dispositif experimental ainsi que les methodes de caracterisation de poudres sont decrits dans le chapitre i. Dans le chapitre ii l'auteur presente tout d'abord la prevision thermodynamique du systeme etudie ainsi que la modelisation de l'evaporation des particules dans le four plasma. Ensuite apres l'etude de la nucleation et de la croissance, il utilise la methode de monte-carlo pour modeliser l'agglomeration des particules de silice. Dans le chapitre iii sont decrites en fonction des conditions operatoires, les caracteristiques (surface specifique, couleur, purete) des poudres obtenues. Selon les essais, la surface specifique varie de 20 a 350 m#2/g. En plasma d'oxygene, les poudres sont spheriques avec un diametre de 500 nm environ, tandis que dans les autres cas, un melange de formes spherique et fibreuse est observe. L'utilisation d'un plasma d'oxygene permet d'obtenir des poudres comportant plus de 98,5% de silice

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El, Hamidi Lakbir. "Etude expérimentale de l'influence des vapeurs de cuivre sur les propriétés d'un plasma d'arc transfèrè brûlant dans l'argon à la pression atmosphérique." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30013.

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Abstract:

Le travail presente dans ce memoire consiste a etudier experimentalement les perturbations apportees par la presence de vapeurs de cuivre sur un plasma d'arc transfere brulant dans l'argon a la pression atmospherique pour une intensite du courant de 90 a, une longueur d'arc de 18 mm et un debit de gaz de 8 ni/mn. La premiere etape indispensable a cette etude est la conception et la mise au point d'un dispositif a arc transfere permettant d'obtenir soit un plasma d'argon, soit un plasma forme d'un melange d'argon et de vapeurs de cuivre qui provient de l'erosion de l'anode. Les methodes de diagnostic du plasma cree par l'arc sont fondees sur la spectroscopie d'emission et la spectroscopie d'absorption. Dans le cas d'un plasma d'argon pur, nous avons determine le champ de temperature dans tout le volume de l'arc qui a une forme caracteristique de cloche. Pres de la cathode ou l'accrochage de l'arc est tres localise, la temperature depasse 18000 k, alors que pres de l'anode les valeurs maximum de temperature sont de l'ordre de 11000 k. D'autre part, des ecarts a l'equilibre ont ete mis en evidence dans les zones externes de l'arc. Lorsque l'anode est faiblement refroidie, une zone de plasma de 3 mm d'epaisseur, juste au-dessus de l'electrode est influencee par la vapeur de cuivre. Nos resultats montrent qu'avec une concentration de cuivre inferieure a 1% (en volume) le plasma subit un refroidissement de 2000 k environ. Cet effet est du aux modifications des proprietes locales du plasma dues au cuivre, telles que l'augmentation de la conductivite electrique et du rayonnement emis. Enfin les variations de tension de l'arc sont analysees en fonction des proprietes locales du plasma et des conditions d'accrochage de l'arc a l'anode

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Ben, Ettouil Fadhel. "Modélisation rapide du traitement de poudres en projection par plasma d'arc." Phd thesis, Université de Limoges, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00345752.

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Abstract:

Ce travail est consacré au modèle rapide du procédé de déposition par projection thermique en plasma d'arc soufflé. Il est plus particulièrement consacré au traitement d'une particule isolée ou d'un lot de particules échantillon représentatif d'une poudre.
Le procédé de projection par plasma d'arc soufflé et les principaux phénomènes qui régissent la formation du jet de plasma, les échanges thermiques et dynamiques entre la particule et l'écoulement du jet gazeux et la construction du dépôt sont examinés. Nous avons fait une étude bibliographique des modèles développées par ailleurs pour simuler les différentes fonctionnalités du procédé.
Les fondements et les caractéristiques du logiciel « Jets&Poudres » sont exposés, avant de présenter le modèle du transfert plasma-particule qui prend en compte la conduction interne à la particule et les déplacements des fronts de changement de phase. Dans ce modèle le calcul de l'évaporation de la particule est découplé du problème de la dynamique du gaz dans le jet et nous exploitons les résultats de J. C. Knight et le modèle de « Pression en retour » (Back Pressure) qu'il a développé. Une étude qualitative est consacrée à l'effet des paramètres de dispersion de la poudre en sortie de l'injecteur sur le traitement d'une particule isolée et sur la construction du dépôt. Ces effets mis en évidences, nous exposons un modèle de transport d'un lot de particules représentatif d'une poudre dans l'injecteur afin d'évaluer la dispersion en masse, taille et vitesse avant l'entrée dans le jet. Ce modèle complexe prend ent compte les collisions particule-parois et les colisions binaires particule- particule.
Les résultats de ces deux modèles sont discutés. Le traitement dynamique et thermique de la particule isolée est en bon accord avec ceux de la littérature. Ce qui autorise l'étude des conditions opératoires et des paramètres des différentes composantes fonctionnelles du procédé (torche, gaz plasmagène, injecteur, poudre...) sur le traitement des particules et leurs histoires thermique et dynamique.
Le modèle a été utilisé pour évaluer la quantité de matière nanostructurée conservée en fin de traitement et avant impact sur le substrat. Nous avons également exploité le modèle de dispersion de poudre pour la simuler la tache-dépôt formée par la projection ‘statique' de poudres de différents matériaux et de différentes granulométries.

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Trenty, Laurent. "Modélisation du chauffage de bains métalliques par un plasma d'arc transféré." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0510.

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Abstract:

L'objet de la thèse est le développement d'un modèle numérique bidimensionnel de simulation du chauffage d'un bain métallique anodique par un plasma d'arc transféré. La configuration retenue est proche de celle du four à arc transféré de petite capacité (200kw - 2000a, 40 litres) développé au laboratoire plasma d'EDF-der aux renardières pour étudier les transferts thermiques dans ce type de chauffage. Le modèle permet le calcul des différents champs (vitesse, température, turbulence, électromagnétique) dans la région de l'arc électrique, dans le bain et dans l'électrode de sole. Les équations de Navier-Stokes couplées aux équations de l'électromagnétisme sont résolues dans chaque domaine par une méthode numérique aux différences finies ou volumes finis à pas fractionnaires. Pour le calcul de l'arc, les transferts radiatifs sont également calcules ainsi que le transport des vapeurs métalliques et leurs effets sur les propriétés du plasma. Un modèle monodimensionnel spécifique est utilise pour la modélisation de la couche limite anodique au-dessus du bain. Le couplage du calcul arc avec le calcul du bain est assure par des conditions aux limites a l'interface. Deux cas de longueur d'arc, 0,15m et 0,25m, ont été traites. Les résultats seront présentés et comparés avec des mesures de flux effectuées sur le four dans des conditions similaires.

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Krowka, Joanna. "Etude des modes de résonance d'une torche à plasma d'arc associée à une injection synchrone pour la réalisation de dépôts par voie liquide." Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0014/document.

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Abstract:

La projection par plasma d'arc de suspension permet d'obtenir des revêtements finement structurés à gradients de propriétés qui répondent aux besoins, par exemple, des applications photocatalytiques, les piles à combustible à oxyde solide ou les revêtements de barrière thermique. Cependant, les torches à plasma, même alimentées par dessources de courant continu régulé, génèrent des jets de plasma fortement fluctuants. Ces instabilités causent des variations importantes dans les transferts thermiques et dynamiques des particules, ce qui diminue la fiabilité et la reproductibilité de la méthode. Par conséquent, des efforts particuliers doivent être faits pour améliorer la projectionpar plasma d'arc de suspension et, ainsi, les propriétés des revêtements. Depuis de nombreuses années, la recherche s'est concentrée sur l'amélioration des transferts de chaleur et de quantité de mouvement entre la matière et le plasma au moyen de la mise au point de nouvelles torches et la réduction des instabilités de l'arc. Cette thèse présenteune nouvelle approche pour la projection par plasma d'arc de suspension. L'étude approfondie des instabilités du plasma sont réalisées ce qui conduit à la production du jet laminaire de plasma pulsé caractérisé par une forte modulation de l'enthalpie spécifique. Ces oscillations régulières de plasma sont associées à l'injection de la suspensionsynchronisée, ce qui est réalisé à l'aide de l'impression à jet d'encre déclenchée par le signal de tension d'arc. Les résultats sont évalués par le système d'imagerie résolue en temps et la spectroscopie d'émission optique résolue en temps. Cette nouvelle méthode offre la possibilité de contrôler les transferts de chaleur et de quantité de mouvemententre les particules et le plasma
Suspension plasma spraying permits to elaborate finely structured coatings with graded properties which address the needs, for example, in the photocatalytic applications, the solid oxide fuels or the thermal barrier coatings. However, the plasma torches, even powered by dc regulated sources, generate highly fluctuating plasma jets. These instabilities result in large variations in dynamic and heat transfers to particles, what decreases the reproducibility and reliability of the method. Consequently, the special efforts have to be devoted to ameliorate the suspension plasma spraying method and, thus, the properties of the coatings. In recent years, the research has been focused on the improvement of heat and momentum transfers between material and plasma by means of the development of new non-conventional torches and the reduction of arc instabilities. The following dissertation presents a new approach to the suspension plasma spraying. The profound studies of the plasma instabilities are performed, what leads to the production of the pulsed laminar plasma jet characterized by high modulation of the specific enthalpy. These regular plasma oscillations are combined with phased injection of suspension, what is achieved by using the ink-jet printer triggered by the arc voltage signal. The results are evaluated by time-resolved imaging system and the time-resolved emission optical spectroscopy. This new method presents the possibility to control heat and momentum transfers between the particles and the plasma

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Razafinimanana, Manitra. "Etude des proprietes d'un plasma d'arc dans les melanges hexafluorure de soufre-azote (sf : :(6)-n::(2))." Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30240.

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Abstract:

Methodes et resultats de calcul de composition du plasma, des grandeurs thermodynamiques a l'equilibre et des coefficients de transport. Modelisation du plasma d'arc en regime stationnaire, fondee sur la resolution de l'equation de conservation de l'energie. Interpretation quantitative de certaines proprietes caracteristiques de la colonne d'arc stabilise. Etude de l'extinction de l'arc et calcul de l'evolution de la conductance du plasma. Cette etude permet d'analyser les principaux mecanismes gouvernant l'evolution d'un arc stabilise non souffle en extinction.

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Pech, Jérôme. "Peroxydation générée par jet de plasma d'arc soufflé. Relation entre surface, oxydation et adhérence de dépôt." Rouen, 1999. http://www.theses.fr/2000ROUES018.

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Abstract:

La réalisation de dépôts céramiques par jet de plasma d'arc soufflé sur des surfaces métalliques s'articule autour de trois étapes, que sont la préparation mécanique, le préchauffage et enfin le recouvrement proprement dit des substrats. Pour des applications à fortes sollicitations tribologiques, les dépôts doivent présenter la meilleure adhérence possible. Ce paramètre essentiel, permettant d'apprécier la qualité des revêtements, dépend fortement de chacune de ces étapes. Parmi elles, le préchauffage, résultant d'une exposition contrôlée des surfaces au jet de plasma, est d'un intérêt tout particulier. Les caractéristiques du milieu plasmagène sont en effet telles, que le préchauffage est synonyme de préoxydation. Aussi cette étude porte-t-elle d'une part sur la caractérisation physico-chimique et la structure des couches d'oxydes formées, afin notamment d'améliorer la maîtrise de l'étape de préchauffage. Elle s'intéresse d'autre part aux relations existant entre la nature de la surface à recouvrir, les oxydes formés et ultérieurement l'adhérence des dépôts céramiques génères sur les sous-couches d'oxydes. Afin de mieux cerner le rôle joué par ces sous-couches, une approche bibliographique préliminaire essaie d'isoler les effets liés à la température comme à la topographie des surfaces sur la morphologie des particules écrasées. Elle rappelle par ailleurs les résultats établis sur l'adhérence de dépôts céramique et définit les trois paramètres décrivant l'étape de préchauffage (vitesse de montée en température, température de palier et durée de préchauffage). Trois substrats métalliques à base fer ferritiques ou austénitiques, connus pour leurs propriétés cristallographiques et mécaniques différentes, mais aussi pour la diversité des oxydes susceptibles d'être rencontrés, ont été choisis. Parmi les techniques d'investigation, la diffraction des rayons X et la spectrométrie Mössbauer sont les deux techniques complémentaires les plus adaptées. Les résultats expérimentaux s'articulent alors autour de trois axes principaux, la reproductibilité des traitements de préchauffage, l'incidence des préparations mécaniques et les relations existant entre oxydes et adhérence.

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Ramanantsoa, Ravo. "Caractérisation expérimentale d'un plasma d'arc et de son interaction avec les électrodes." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1463/.

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Abstract:

L'arc électrique est utilisé comme source d'énergie dans de nombreux procédés industriels comme la soudure ou la découpe de matériaux métalliques. Dans la plupart de ces applications, la connaissance et la quantification du transfert d'énergie entre le plasma d'arc et les divers constituants du système sont primordiales en vue de mieux contrôler et d'optimiser les procédés. Deux approches complémentaires peuvent être utilisées pour ces études : la modélisation et les mesures expérimentales. Ces travaux de thèses ont consisté à réaliser des mesures sur différentes configurations d'arc transféré avec deux objectifs : le premier d'étudier et de caractériser en fonction du temps l'interaction de l'arc avec les électrodes et les matériaux avoisinants, le second de fournir des jeux de données les plus complets possibles afin de pouvoir valider les modèles. Le transfert d'énergie plasma-électrode est quantifié à partir d'une approche inverse développée en tenant compte de l'aspect temporel. Les mesures expérimentales couplées à ces méthodes ont permis d'obtenir la part d'énergie transférée aux électrodes. Des mesures spectroscopiques ont été effectuées en complément au niveau du plasma pour le caractériser et d'établir ainsi un bilan global de l'énergie mise en jeu
Electrical arc is used as a power supply in many industrial processes such as metal welding or cutting. In most of these applications, the knowledge and the quantification of the energy transfer between the plasma and the components of the system are very important in order to optimize the process. Two complementary approaches can be used for these studies: numerical modeling and experimental measurements. This thesis consisted in making measurements on different transferred arc configurations with two objectives: first to study and characterize the interaction of the arc with the electrodes and the surrounding materials, the second to provide a complete database in order to validate models. The energy transfer is quantified using an inverse approach taking into account the temporal aspect. These experimental measurements combined with our inverse method allowed us to obtain the energy transferred to the electrodes. Spectroscopic and radiative losses measurements were performed to characterize the plasma column and to establish a total energy balance in the system

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SAUVAGE, BRUNO. "Etude des plasmas d'arc d'hydrogene/methane : application a l'hydropyrolyse d'hydrocarbures lourds." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30012.

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Abstract:

Description du dispositif experimental concu, construit et optimise ainsi que les moyens de diagnostic "in-situ" et "off-line". L'hydrogene est le gaz plasma et la puissance de quelques dizaines de kilowatts. Le reacteur traite jusqu'a 10 kg/h d'hydrocarbures. Etude des caracteristiques du plasma d'onc d'hydrogene-methane. Resultats obtenus lors de l'hydropyrolyse de trois molecules modeles (decaline, n-hexadecane, dodecylbenzene) puis d'un distillat sous vide. Ces performances sont comparees a celles obtenues en hydropyrolyse non plasma et en cracking catalytique

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Bouaziz, Moez. "Caractérisation d'un plasma d'arc à la pression atmosphérique au voisinage de l'anode." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30306.

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Abstract:

Le travail developpe dans le cadre de cette these a surtout ete consacre a la caracterisation d'un plasma d'arc a la pression atmospherique au voisinage de l'anode. Pour cela nous avons etudie deux configurations d'arc, la premiere est un arc brulant dans l'hexafluorure de soufre sf#6 compose d'une partie stabilisee par paroi ou a ete etudie le plasma de sf#6 pur, et une partie libre comprenant une anode en cuivre. L'erosion de cette anode a permis l'obtention d'un plasma forme de melange sf#6-cuivre. L'objectif de cette etude etait de mesurer les champs de temperature et de concentration par spectroscopie d'emission afin de les comparer aux predictions obtenues a partir d'un modele elabore dans notre equipe. Les resultats ont montre que l'influence des vapeurs sur les champs de temperature d'un arc brulant dans le sf#6 n'est sensible que si la proportion de cette vapeur est superieure a quelques %. La deuxieme etude a ete realisee a l'aide d'un arc transfere brulant dans l'argon. Les motivations etaient de connaitre dans un premier temps l'influence du materiau de l'anode sur l'accrochage de l'arc et dans un deuxieme temps l'influence des vapeurs metalliques issues de l'erosion de l'anode sur les proprietes de l'arc. Pour cela, trois types d'anode ont ete etudies: cuivre, fer et acier pour des conditions de fonctionnement identiques de l'arc. Les resultats ont montre que d'une part les valeurs de temperature sont plus elevees avec une anode en cuivre qu'avec une anode en fer ou encore en acier. D'autre part, la presence d'une proportion de vapeurs metalliques de l'ordre de 0. 1% entraine un abaissement de temperature de l'ordre de 2000k. Ce refroidissement du plasma est plus marque en presence des vapeurs de fer qu'en presence du cuivre. La determination de la temperature est souvent couplee avec l'hypothese de l'equilibre thermodynamique local (etl). Cependant dans les regions externes de l'arc, cette hypothese risque de ne pas etre realisee. Nous avons donc developpe une etude originale sur les ecarts a l'equilibre pres de l'anode dans l'argon pur et dans le melange argon-cuivre. La technique utilisee consiste a creer une interruption tres rapide de l'arc et enregistrer l'evolution transitoire de l'intensite totale d'une raie. Les mesures a l'extinction ont ete realisees pour plusieurs intensites de courant. Les resultats obtenus ont pu mettre en evidence deux types de comportement des intensites de raies qui peuvent etre interpretes en terme d'equilibre de saha pour les raies d'argon et d'equilibre de boltzmann pour les raies de cuivre. Enfin, nous avons aborde l'etude de l'absorption du rayonnement emis par un arc par le gaz froid qui l'entoure. Pour cela, nous avons mis au point une procedure experimentale permettant de mesurer la part du rayonnement emis par un arc stabilise par paroi brulant dans le sf#6 et absorbe par du sf#6 froid. Les resultats essentiels ont montre que pour une temperature superieure a 10000k, plus de 50% du rayonnement emis par l'arc est absorbe par le sf#6 froid qui l'entoure

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Gudzy, Pascal. "Etude expérimentale des propriétés d'un plasma d'arc au voisinage de la cathode." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30285.

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Abstract:

L'utilisation industrielle des arcs electriques est souvent limitee par l'erosion des electrodes ; en particulier, dans la region cathodique d'un arc caracterisee par de faibles dimensions (de l'ordre du millimetre) et de tres grandes densites de courant. La determination des temperatures et des densites electroniques au voisinage de la cathode presente un tres grand interet pour tester la validite des modeles dans une region particulierement difficile a modeliser. Les travaux developpes dans cette these portent sur le diagnostic du plasma d'un arc transfere d'argon au voisinage de la cathode. Ces etudes ont permis d'observer des anomalies qui, jusqu'a present n'ont pas recu d'explications satisfaisantes, comme notamment la diminution de l'emissivite des raies d'argon neutre le long d'une isotherme au fur et a mesure que l'on se rapproche de la pointe de la cathode, ou bien l'utilisation de differentes methodes pour la determination de la densite electronique qui presente un ecart important par rapport a la valeur donnee a l'equilibre thermodynamique local. Plusieurs methodes d'analyse du rayonnement ont ete employees en regime stationnaire, avec notamment l'utilisation de plusieurs intensites de courant. L'etude des mecanismes a l'extinction nous a permis d'en deduire que, parmi les trois mecanismes principaux qui influencent les proprietes du plasma au voisinage de la cathode (ecart a l'equilibre thermique, depression, ecart a l'equilibre statistique), seul l'ecart a l'equilibre statistique joue le role le plus important, mais il semble que les deux autres effets se manifestent et peuvent contribuer egalement aux phenomenes observes

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Dublanche, David. "Contribution à l'étude d'un procédé de durcissementd'acier par jet de plasma d'arc." Limoges, 1993. http://www.theses.fr/1993LIMO0248.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'utilisation d'une torche a plasma d'arc pour la realisation de traitements de durcissement d'acier par trempe apres chauffage superficiel. Bien que le chauffage par induction soit principalement applique industriellement, d'autres techniques dites haute energie peuvent etre employees: le laser, le faisceau d'electrons ou la torche plasma. Apres avoir degage les potentialites du traitement a l'aide d'une torche plasma, nous avons montre la faisabilite du procede sur des eprouvettes cylindriques de deux nuances d'aciers. Ensuite, afin de pouvoir generaliser le traitement a des pieces en acier quelconques, nous avons concu une methode de determination du transfert thermique entre un jet plasma et un materiau. Cette methode est basee sur la minimisation de l'ecart entre les evolutions de la temperature superficielle d'eprouvettes calculees par un modele et celles mesurees. Notre modelisation a porte sur le chauffage d'une piece cylindrique en rotation a vitesse elevee. Nous avons alors ecrit un programme informatique de resolution numerique, selon la methode des volumes de controle, de l'equation de la chaleur en mode transitoire et en deux dimensions. Pour differentes conditions d'essais, apres mesure de la temperature du plasma, nous avons determine les autres parametres du transfert thermique (coefficient d'echange, rayon du plasma a l'impact, forme du profil de temperature du plasma) par ajustement de leurs valeurs introduites dans le calcul, de sorte que l'ecart entre temperature mesuree en surface des eprouvettes et temperature calculee soit minimise. Pour affiner la methode, nous avons aussi compare nos resultats avec ceux obtenus par une technique calorimetrique. Nous avons ensuite etabli la conformite entre les zones affectees thermiquement estimees grace au modele et celles observees. Apres analyse des experimentations modelisees nous avons determine l'influence des parametres de traitement. Le modele nous a enfin permis d'estimer de facon realiste la durete de pieces en acier autotrempant

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Guillot, Stéphanie. "Etude optique et spectroscopique du plasma d'arc dans un disjoncteur basse-tension." Orléans, 2003. http://www.theses.fr/2003ORLE2033.

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Abstract:

Une étude expérimentale de l'arc électrique dans un disjoncteur basse-tension, adapté à partir d'un modèle industriel, a été réalisée par des méthodes de diagnostics optiques. L'imagerie rapide a permis de visualiser la dynamique de l'arc pendant toute la phase de coupure et localiser les différentes espèces en utilisant des filtres interférentiels. La spectroscopie d'émission a révélé la présence d'atomes métalliques (argent, cuivre, fer) due aux interactions du plasma avec les matériaux du disjoncteur. Ceci a permis de déterminer trois régions particulièrement intéressantes, dominées chacune par un élément métallique : l'argent près des électrodes au moment de la création de l'arc, le fer dans les chambres de coupure et le cuivre dans une zone intermédiaire. Les concentrations de ces espèces métalliques ainsi que la température du plasma ont pu être estimées à l'aide d'une méthode de spectroscopie d'absorption large-bande.

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Ramarozatovo, Vonjy. "Élaboration in-situ et caractérisation de nanotubes hétérogènes par plasma d'arc électrique." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1948/.

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Abstract:

Depuis environ une dizaine d'années, les activités de recherche dans le monde en synthèse des nanotubes de carbone (NTCs) portent sur la transformation des NTCs, pour élaborer une nouvelle génération de NTCs que sont les hétéro-NTCs ou encore les méta-nanotubes. Les hétéro-NTCs consistent en une substitution partielle ou complète des atomes de carbone des graphènes par des hétéro-atomes, typiquement N et/ou B, entraînant une modification de la structure électronique et donc un nouveau comportement. Ces nouveaux nano-objets apparaissent donc très prometteurs pour de nombreuses applications. En effet, le recours à cette nouvelle famille de nano-objets permet d'envisager l'accès à des propriétés impossibles pour les NTCs génériques, ou de pallier certains problèmes récurrents de procédés, comme le manque de sélectivité des méthodes actuelles de synthèse en ce qui concerne le type de comportement électronique (métallique vs semi-conducteur) des NTCs mono-parois (SWNTs) formés au sein du même batch. A titre d'exemple, une substitution partielle par des atomes N sur un SWNT (N*NTCs) lui confère un comportement métallique quelle que soit l'hélicité. En outre, les N*NTCs ont des propriétés d'émission électronique accrues, un comportement magnétique accru, une plus grande dureté, une réactivité chimique significativement modifiée,. . . L'objet des travaux développés dans cette thèse est donc de synthétiser ces nanotubes hétérogènes par la méthode de l'arc électrique. Etant donné que l'analyse EELS (Spectroscopie de perte d'énergie des électrons), procédé permettant d'estimer le taux de substitution des atomes de carbone par d'autres atomes (azote ou bore) nécessite une quantité importante de NTCs monoparois, la première étape essentielle pour le développement de notre étude consistait donc à augmenter de façon notable le rendement des SWNTs purs. En plus des paramètres habituellement étudiés, nous avons considéré un nouveau paramètre : le volume du réacteur. La deuxième étape de notre étude consistait ensuite à rechercher les conditions opératoires favorables à la synthèse des nanotubes hétérogènes dopés à l'azote. Deux techniques différentes ont alors été mises en œuvre pour l'apport d'azote: i) remplissage des anodes avec des mélanges de poudres de mélamine (C3H6N6) et des poudres de Nickel et d'Yttrium, ii) utilisation de mélange d'Hélium et d'Azote (He+N2) comme gaz plasmagène. Le diagnostic du plasma est développé par spectroscopie optique en émission. La température d'excitation (Te) et celle des particules lourdes (Th) ont été déterminées à l'aide de la méthode de Boltzmann appliquée aux raies des éléments métalliques ainsi qu'à la bande de Swan C2(0,0). Le rapport des concentrations [CI]/[NiI] a ensuite été estimé pour chacune des conditions étudiées. L'influence des écarts à l'ETL sur la synthèse des NTCs hétérogènes est également discutée dans cette étude. Parallèlement à la caractérisation du plasma, nous avons également procédé à des mesures de la température du proche voisinage de la périphérie du plasma à l'aide de thermocouples et caméra infrarouge afin de définir la zone de croissance des nanotubes hétérogènes. La caractérisation des nanotubes hétérogènes obtenus a été effectuée de façon systématique en utilisant différentes techniques : analyse MET (Microscopie Electronique à Transmission) pour caractériser les NTCs, l'analyse EDX (Spectroscopie de dispersion d'énergie des rayons-X) appuyée par le procédé EELS pour estimer le taux de substitution des atomes de carbone par l'azote. La corrélation établie entre les caractéristiques du plasma et la température de la zone de croissance des nanotubes nous a permis d'identifier les conditions favorables à la synthèse des nanotubes hétérogènes
For about ten years, the world research activities concerning carbon nanotubes (NTCs) synthesis are focused on NTCs transformation for elaborating the new generation of NTCs that are hetero-NTC-s or meta-nanotubes. Hetero-NTCs consist in partial or complete substitution of carbon atoms by hetero-atoms, typically N and/or B, leading to a modification of the electronic structure and then a new behavior. These new nano-objects appear as very promising for numerous applications. Indeed the use of this new family of nano-objects allows considering access to properties unobtainable with generic NTCs, or solving some recurring process problems such as the lack of selectivity of today's synthesis methods concerning the type of electronic behavior (metallic versus semi-conductor) of single wall NTCs (SWNTs) formed in the same batch. As example, partial substitution by N atoms on a SWNT (N*NTCs) provides it a metallic behavior no matters the helicity. Besides, the N*NTCs have increased electronic emission properties, increased magnetic behavior, greater hardness, significantly modified chemical reactivity,. . . The aim of the study developed in this thesis is then to synthetize these heterogeneous nanotubes by the electric arc method. Since the EELS analysis (Electron Energy Loss Spectroscopy), process allowing estimating the substitution rate of carbon atoms by other atoms (nitrogen or boron) needs a large quantity of single wall NTCs, the first essential step for developing our study consisted in notably increasing the pure SWNTs yield. In addition to the usually studied parameters we did consider a new one: the reactor chamber volume. The second step of our study was dedicated to identify the favorable operating conditions for nitrogen doped heterogeneous nanotubes synthesis. Two different techniques were then employed for nitrogen input: i) filling the anodes with melamine (C3H6N6) powders and Nickel and Yttrium powders, ii) use of Helium and Nitrogen (He+N2) mixtures as plasmagen gas. The plasma diagnostic is developed by optical emission spectroscopy. The excitation temperature (Te) and the heavy particles temperature (Th) have been obtained using the Boltzmann plot method applied to the metallic elements lines as well to the rotational lines of Swan band C2(0,0). The concentration ratio [CI]/[NI] was then estimated for each studied condition. The influence of departure from LTE on heterogeneous NTCs synthesis is also discussed in this study. In parallel to the plasma characterization we also proceed to measurements of temperature in the close vicinity of the plasma periphery using thermocouples and infrared camera in order to define the heterogeneous nanotubes growth zone. The characterization of obtained heterogeneous nanotubes was systematically performed using different techniques: TEM analysis (Transmission Electron Microscopy) for NTCs characterization, EDS-X analysis (Energy Dispersive X-rays Spectroscopy) supported by the EELS process for estimating the substitution rate of the carbon atoms by nitrogen. The established correlation between the plasma characteristics and the nanotubes growth zone temperature allowed us to identify the favorable conditions for heterogeneous nanotubes synthesis

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Ranarijaona, Zo Alain. "Étude des écarts à l'équilibre thermique dans les plasmas d'arc." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1472/.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous apportons une contribution à l'étude de la dépendance entre des variables aléatoires à queues lourdes, et en particulier symétriques a-stables, en introduisant un nouveau coefficient de dépendance : le coefficient de covariation symétrique signé. Nous utilisons ce coefficient ainsi que le paramètre d'association généralisé introduit par Paulauskas (1976), dans le contexte des séries chronologiques, à des fins d'identification des processus MA et AR stables. Dans le premier chapitre, nous donnons une vue d'ensemble des lois a-stables. Nous rappelons les concepts fondamentaux, quelques unes des représentations des variables aléatoires associées, tant dans le cas univarié que multivarié. La mesure spectrale porte toute l'information sur la structure de dépendance d'un vecteur aléatoire a-stable. Sa forme est donnée pour deux sous-familles de lois : les vecteurs aléatoires sous-gaussiens et les combinaisons linéaires de variables aléatoires indépendantes. La covariation et la codifférence sont présentées. Nous introduisons le coefficient de covariation symétrique signé dans le deuxième chapitre. Ce coefficient possède la plupart des propriétés du coefficient de corrélation de Pearson. Dans le cas des vecteurs aléatoires sous-gaussiens, il coïncide avec le coefficient d'association généralisé. La consistance des estimateurs proposés pour ces deux quantités est démontrée. Les résultats d'une étude sur les comportements asymptotiques des estimateurs sont présentés. Dans le troisième chapitre, nous introduisons les notions d'autocovariation symétrique signée et d'auto-association généralisée pour des processus linéaires stationnaires. Nous utilisons ces coefficients pour l'identification de l'ordre d'un processus MA stable. Nous proposons une statistique jouant le rôle d'un coefficient d'autocorrélation partielle. Nous comparons cette statistique avec les statistiques quadratiques asymptotiquement invariantes fondées sur les rangs et utilisées par Garel et Hallin (1999) pour l'identification des AR stables. Une étude des résultats obtenus est réalisée à partir de simulations
This thesis is a contribution to the study of the dependence between heavy tails random variables, and especially symmetric a-stable random variables, by introducing a new coefficient of dependence: the signed symmetric covariation coefficient. We use this coefficient and the generalized association parameter introduced by Paulauskas (1976), in the context of time series, for Identification of MA and AR stable processes. In the first chapter, we give an overview of a-stable laws. We recall the basic concepts, some representations of associated random variables in both the univariate and multivariate cases. The spectral measure carries all the information about the dependence structure of an a-stable random vector. Its form is given for two sub-families of laws : the sub-Gaussian random vectors and linear combinations of independent random variables. Covariation and codifference are presented. We introduce the signed symmetric covariation coefficient in the second chapter. This coefficient has most of the properties of the correlation coefficient of Pearson. In the case of sub-Gaussian random vectors, it coincides with the generalized association parameter. The consistency of the proposed estimators for these quantities is demonstrated. The results of a study on the asymptotic behavior of estimators are presented. In the third chapter, we introduce the concepts of signed symmetric autocovariation and generalized auto-association for linear stationary processes. We use these coefficients for identifying the order of a MA stable process. We propose a statistic acting as a partial autocorrelation coefficient. We compare this statistic with quadratic statistics asymptotically invariant based on the ranks and used by Garel and Hallin (1999) for the identification of AR stables. A study of the results is performed using simulations

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Sabsabi, Mohamad. "Étude expérimentale du rayonnement émis par un plasma d'arc dans le SF6 [hexafluorure de soufre] à la pression atmosphérique." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112309.

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Abstract:

Ce travail consiste à développer une étude expérimentale du rayonnement émis par la colonne d'un arc de SF6 stabilisé par paroi, fonctionnant en régime stationnaire, à la pression atmosphérique. Après avoir donné quelques généralités sur les mécanismes d'émission continue nous avons décrit les techniques de diagnostic pour caractériser les paramètres locaux du plasma. La température a été obtenue par la mesure de l'intensité absolue de deux raies (de S et S+). La densité électronique a été mesurée par interférométrie laser à deux longueurs d'onde. L'étude des corrélations densités des particules-température nous a permis de mettre en évidence certains écarts à l'équilibre thermodynamique local : l'équilibre statistique pour le fluor n'est réalisé que si la densité électronique est supérieure à 6. 1016 cm-3 environ. En analysant le fond continu de recombinaison émis par le plasma, nous avons pu déterminer les valeurs du facteur de Biberman-Schlüter du fluor atomique pour les longueurs d'onde supérieures à 364,4 nm. L'étude du mécanisme d'attachement du fluor a conduit aux valeurs expérimentales de la section efficace de photodétachement du fluor ; valeurs en accord avec les résultats théoriques de la littérature. Enfin, nous avons mis en évidence et interprété l'origine d'une structure élargie située à 300 nm et nous l'avons attribuée à un niveau de résonance de forme de l'ion F-
The work presented here is an experimental study of the radiation emitted by the column of an SF₆ wall stabilized-arc at atmospheric pressure. After a brief survey of continuous emission mechanisms, the diagnostic techniques for the characterization of local plasma parameters are described. The temperature is obtained from absolute intensity measurements of one line of S and line of S+. The electron density has been measured by two wavelength laser interferometry. Departures from local thermodynamic equilibrium have been brough to evidence by the study of the correlations between particle densities and temperature fluorine statistical equilibrium is achieved for electron density above 6. 10¹⁶cm⁻³. The Biberman-Schlüter factor for atomic fluorine has been determined, above 364,4 nm, though the analysis of the recombination continuum emitted by the plasma, the study of fluorine attachment mechanism led to the experimental values of fluorine photodetachment mechanism led to the experimental values of fluorine photodetachment cross section, which were in agreement with theoretical results from the litterature. Finally broadening emission at 300 nm, has been identified and interpreted as originating from a shape resonance level of ion F

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Fanmoe, M. "Interactions plasma d'arc glissant/solution aqueuse : application à la décomposition de composés organiques." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES034.

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Abstract:

Ce mémoire est consacré à l'étude de l'interaction plasma d'arc glissant d'air humide/solution aqueuse. Nous avons vu qu'outre les paramètres géométriques et mécaniques du dispositif expérimental, l'efficacité du " glidarc " dépendait des paramètres physico-chimiques de la solution et ceux de la cible elle-même : nature et quantité de solutés, pH, et nature du matériau des électrodes. Les cinétiques de dégradation présentent en général un ordre apparent nul suivi d'un pseudo premier ordre. Les constantes cinétiques dépendent surtout de la nature de la cible. Nous avons travaillé sur trois composés représentant différentes familles de polluants : 1,1,1-trichloroéthane (1,16x10-2 s-1) ; alizarine S (6,90x10-4 s-1) ; sulfate dodécylique de sodium (4,52 x10-4 s-1). En supposant que la minéralisation du composé organique est due essentiellement à son oxydation par les radicaux HO·, nous avons proposé un mécanisme réactionnel plausible pour la minéralisation de ces trois polluants
This work is devoted to the study of “gliding arc” arc plasma-interaction in humid air with aqueous solution. The “glidarc” efficiency depends on the chemical and physical parameters of the solution and the target itself (pH, material nature, nature and quantity of the solute), in addition to the geometrical and physical parameters of the experimental set-up. The degradation kinetic generally presents a zero apparent order follow by a pseudo first order. The kinetic constants depend mainly on the target nature. We have worked on three species representing the different pollutants families: 1,1,1-trichoroethane(1. 16x10-2 s-1 Alizarin S ( 6. 90x 10-4 s-1) , sodium dodécyl sulfate (4. 52x10-4 s-1 ). Supposing that the organic species mineralization is essentially due to its oxidation by the HO·. Radical, we have set up a possible reaction mechanism for the mineralization of these three pollutants

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Razafinimanana, Manitra. "Etude des propriétés d'un plasma d'arc dans les mélanges hexafluorure de soufre-azote." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376006857.

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Ruelle, Céline. "Relations entre les caractéristiques d'un jet de plasma généré par une torche à plasma d'arc segmentée et les microstructures des dépôts associés." Electronic Thesis or Diss., Limoges, 2024. http://www.theses.fr/2024LIMO0011.

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Abstract:

La projection plasma consiste à faire fondre un matériau dans un jet de plasma et à le projeter à grande vitesse en direction d’un substrat pour y former un revêtement. Ce jet de plasma est généré par une torche à plasma d’arc suite à la formation d’un arc électrique entre deux électrodes. Les torches à plasma dites conventionnelles sont largement utilisées, mais leur design conduit à des instabilités de l’arc électrique et du jet de plasma pouvant affecter le traitement thermocinétique des particules. Des torches à plasma dites segmentées ont alors été développées : grâce à la présence d’un étage supplémentaire entre les deux électrodes, elles sont plus stables et plus puissantes. Cependant, certains aspects du fonctionnement d’une torche segmentée restent peu explorés. L’objectif de ces travaux est d’approfondir l’étude sur le comportement de la torche à plasma segmentée SinplexProTM, de son fonctionnement statique à la dynamique de l’arc électrique, jusqu’à l’étude des caractéristiques des particules en vol et des microstructures des dépôts
Plasma spraying consists in melting a material in a plasma jet and to spray it at high speed towards a substrate to form a coating. The plasma jet is generated by a plasma torch following the formation of an electric arc between two electrodes. Conventional plasma torches are widely used, but their design leads to electric arc and plasma jet instabilities and may affect the thermokinetic treatment of he injected particles. Then, cascaded-anode plasma torches were developed: thanks to the presence of an additional stage between the two electrodes, they are more stable and more powerful. However, some aspects of the operating of a cascaded-anode plasma torch remain unexplored. The aim of this work is to deepen the understanding of the cascaded-anode plasma torch SinplexProTM behavior, from statics operation to the electric arc dynamics, up to the study of in-flight particles characteristics and coatings microstructures

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Valetoux, Hélène. "Approche expérimentale des phénomènes impliqués dans la découpe par plasma d'arc transféré : Contribution à l'étude des instabilités et du transfert thermique." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0054.

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Abstract:

La rapidite, la souplesse d'emploi et le cout du decoupage par plasma d'arc (d. P. A. ) suscite un interet croissant pour ce procede. Notre etude consistait a degager les principaux phenomenes presents en decoupage par plasma d'arc et a les relier a la qualite de coupe (bavure, depouille et stries). Ces phenomenes ont ete peu etudies comme le montre le premier chapitre qui presente une bibliographie des procedes de decoupage thermique et de leur qualite respective. De leur comparaison nous avons deduit des hypotheses de depart concernant notre recherche. Une etude experimentale menee sur une installation de d. P. A. Commerciale amenagee de facon a dissocier chaque parametre operatoire, nous a permis de mettre en evidence l'influence de chacun d'eux. Nous avons egalement invalide certaines hypotheses notamment la responsabilite des fluctuations du pied d'arc et des vibrations des plaques dans la formation des stries. Nous avons montre que l'accrochage de l'arc etait multiple et se situait dans la partie superieure de l'epaisseur de la plaque. Nous avons ensuite precise les mecanismes de transfert thermiques et les flux thermiques correspondants (electrique et convectif) pour une torche a arc transfere de petit diametre. Des correlations ont ete calculees afin de regrouper tous les resultats experimentaux et de montrer l'importance des parametres de fonctionnement sur les flux thermiques. Le dernier chapitre propose des mecanismes susceptibles d'expliquer la qualite d'une dpa et notamment la formation des stries.

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Renouard-Vallet, Gwénaëlle. "Élaboration par projection plasma d'électrolytes de zircone yttriée denses et de faible épaisseur pour SOFC." Thèse, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1764.

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Abstract:

The aim of this PhD work is to elaborate using plasma spraying fine, dense, crack-free coatings of Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) for SOFCs electrolyte. The experimental approach has been based on the increase velocities of particles in a molten state upon impact using three plasma spraying processes (Arc plasma spraying, vacuum plasma spraying and supersonic inductive plasma spraying) and powder with a fine granulometry (-25+5[micro]m). In-flight particles and lamellaes characterisations were carried out to study their influence onto deposit microstructure and the influence of the latter one on their porosity and ionic conductivity. Two kinds of microstructure function of spraying process were obtained thanks to the increase of particle velocities upon impact. Those specific microstructures lead to the increase of the number of good interlamellar contacts that allows benefiting ionic conductivity. So, in future, it will be possible to elaborate all the stack (anode-electrolyte-cathode) with the same plasma spraying process.

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Girold, Christophe. "Incinération : Vitrification de déchets radioactifs et combustion de gaz de pyrolyse en plasma d'arc." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0024.

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Abstract:

Dans le but d'evaluer les avantages de l'utilisation du plasma thermique en incineration de dechets technologiques radioactifs (cellulose, caoutchouc, plastiques,. . . ), on a etudie les phenomenes mis en jeux dans deux types de reacteurs plasma. On trouve dans la premiere partie une description des differents types de dechets radioactifs, et des procedes plasmas thermiques existants utilises pour leur traitement. L'auteur aborde ensuite l'etude de la postcombustion de gaz de pyrolyse dans un reacteur a plasma d'arc souffle d'oxygene. Il utilise la methode des plans d'experiences pour caracteriser les performances de combustion dans le reacteur, dans une large gamme de composition des gaz a traiter, et sous differentes conditions d'exces en oxygene et de puissance de fonctionnement. La modelisation de la cinetique de la combustion est egalement decrite au moyen d'un systeme de 116 reactions chimiques entre les 25 especes presentes dans le melange gazeux. La troisieme partie concerne l'etude du fonctionnement d'un reacteur d'incineration / vitrification a plasma d'arc d'oxygene transfere sur un bain de basalte. On montre l'efficacite du traitement en ce qui concerne la combustion des dechets et l'homogeneite du verre obtenu. L'etude de la volatilite des elements du verre ainsi que de traceurs ajoutes aux dechets (ce, cs, sr, co) est egalement abordee. On donne tout d'abord des resultats sous la forme de bilans matieres post-essai puis, au moyen d'une methode de diagnostic par spectroscopie d'emission : l'auteur a mis au point une methode qui permet de suivre en temps reel et in-situ les concentrations en vapeurs metalliques au dessus du bain dans le cas d'un plasma presentant une symetrie plane.

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Rouauld, Joachim. "Etude expérimentale d'un plasma d'arc dans les mélanges hexafluorure de soufre-azote, SF-N." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376007725.

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Aboulkassim, Bouabdelli. "Etude d'un reacteur a lit fluide chauffe par jet plasma d'arc : application a la synthese d'oxynitrures." Limoges, 1988. http://www.theses.fr/1988LIMO0044.

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Abstract:

Etude de faisabilite pour la production d'une dizaine de kg/h d'aion pour la synthese de ceramiques. L'etude hydrodynamique permet de degager les bonnes conditions de fluidisation de materiaux granules par atomisation. Une methode est developpee pour suivre le transfert de chaleur en fonction des conditions de fluidisations et de temperature. Les resultats sont resumes dans une correlation empirique classique. Les parametres cinetiques sont aussi etudies

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Boudesocque, Nicolas. "Contribution à l’étude de plasmas d'arc immergé : applications à la décontamination et à la gazéification d'effluents organiques aqueux." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/5122869a-8d09-4e6d-8df6-8876ecc89e2c/blobholder:0/2007LIMO4041.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire concerne la décontamination et la gazéification d'effluents organiques aqueux à l'aide d'une technologie utilisant des plasmas d'arc immergé. Le concept consiste à utiliser d'une part les hautes températures du plasma d'arc pour décomposer les composés organiques et d'autre part la trempe thermique (de l'ordre de 107-108K/s) obtenue par immersion du gaz produit dans la solution à traiter. Deux types de plasmas d'arc sont étudiés: un arc électrique immergé produit entre deux électrodes de graphite et un jet de plasma généré par une torche à plasma d'arc non transféré. Pour les effluents faiblement concentrés « 1 g/L) et contenant des molécules réfractaires aux traitements biologiques, les radicaux hydroxyles OH° produits en continu par l'éjection d'un jet de plasma dans la solution permettent la minéralisation complète en dioxyde de carbone et en eau des molécules; les hétéroatomes sont convertis en ions solvatés. Les décompositions de molécules telles que les chlorophénols et l'aniline, sont étudiées. Un mécanisme réactionnel est proposé à partir des produits intermédiaires identifiés. Le réacteur expérimental met en oeuvre le phénomène de gazosiphon: il assure la recirculation simultanée des phases liquide et gazeuse qui est évaluée par la mesure des vitesses issue de l'analyse d'images obtenues par cinématographie rapide. La simulation numérique du phénomène de recirculation est réalisée à l'aide d'un code CFD. Les vitesses obtenues lors de la simulation sont confrontées aux résultats expérimentaux. Pour les effluents plus fortement concentrés (> 100 g/L), le cracking thermique des molécules organiques conduit à la production d'un gaz de synthèse riche en monoxyde de carbone et en hydrogène (45 % de H2 et 45 % de CO quand on utilise le procédé à arc électrique immergé). Les deux types de plasmas d'arc sont évalués pour cette application. L'effluent est simulé par une solution de fructose et de glucose (quelques centaines de g/L). L'étude de l'arc électrique immergé est réalisée par spectroscopie d'émission optique et par cinématographie rapide. L'étude de la gazéification par plasma thermique est faîte selon une approche « génie des procédés » à l'aide d'un plan d'expériences. Des essais avec des effluents issus de l'industrie oléicole et papetière complètent ces travaux
This work is concemed with decontamination and gasification of aqueous organic liquid waste by immersed thermal plasma technology. Ln this concept, the organic compounds are decomposed into gas by high temperature plasma. A quench of about 107-108 K/s, is obtained by immersion into a given effluent. Two kinds of arc plasma are studied. The first one is an immersed electrical arc stricken between two graphite electrodes. The second one is a plasma jet generated by a non- transferred plasma torch. For dilute liquid waste (1g/L) containing molecules incompatible with conventional biological processes, the hydroxyl radicals (OH˚) are continuously produced by the plasma jet directly into the solution allowing complete molecule mineralization into carbon dioxide and water. The heteroatoms, if present, are converted into solvated ions. The decomposition of the molecules, such as chlorophenols and aniline, are studied. Considering the identified intermediate products, a reaction mechanism is proposed. For each tested molecules, their concentration decreased at least of 90 percent. Based on the "gasosiphon" phenomenon, the experimental reactor insures the simultaneous recirculation of both gas and liquid phases. The hydrodynamic was studied using in situ high frequency imaging technology. A CFD code was applied for numerical simulation of the observed recirculation phenomena. The results were compared with obtained experimental data. Ln the case of concentrated liquid waste (> 100 g/L), syngas was produced by thermal cracking of organic molecules. The best measured composition of the gas is about 45% v/v of H2 and 45 % v/v of CO when an electrical arc is used. The usability of both studied plasma types were investigated in this field. The experimental study was carried on using fructose and glucose solution (severnl hundreds g/L) as surrogated effluent. With a specific injection method, gasification rate is about 30 % with one way. Optical Emission Spectroscopy and high frequency imaging were applied to investigate the immersed electrical arc. The thermal plasma gasification is investigated through a" process engineering" approach. To this aim, factorial test plan was built and done. Trials with liquid waste from olive oil and paper industries complete this work

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Kahhali, Nicolas. "Modélisation et simulations numériques du transfert radiatif dans les plasmas d'arc électrique." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2009. http://www.theses.fr/2009ECAP0023/document.

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Abstract:

De nombreuses études, aussi bien expérimentales que théoriques, ont été menées pour l'industrie électrique afin de comprendre et d'être capable de prédire les mécanismes intervenant lors d'une coupure électrique par arc. Ces études ont montré la grande diversité et complexité des phénomènes physiques et chimiques mis en œuvre. L'arc électrique créé juste après la séparation des contacts est poussé par les forces électromagnétiques vers une zone d'extinction. Durant son développement et sa propagation, l'énergie lui est fournie par effet Joule et est dissipée par différents modes de transfert thermique. Son expansion rapide induit des effets de compressibilité avec la propagation d'ondes de pression. Le rayonnement intense du plasma créé, ainsi que les phénomènes aux pieds des électrodes, induisent une ablation des parois qui change la composition chimique du milieu et rend plus complexe la modélisation de l'ensemble des phénomènes couplés par hydrodynamique, électromagnétisme, transferts thermiques et diffusion d'espèces chimiques en régime fortement instationnaire. Le rôle du transfert radiatif est primordial dans la mesure où, d'une part, il conditionne le champ de température et donc les propriétés de transport, notamment électriques, et, d'autre part, participe pour une grande part à la thermo-dégradation des parois.La modélisation de l'ensemble des phénomènes physico-chimiques a beaucoup progressé durant les vingt dernières années mais le calcul du transfert radiatif demeure un point bloquant dans l'avancement des méthodes de modélisation.En effet, le champ de rayonnement est caractérisé par une luminance qui dépend de la longueur d'onde, de la position spatiale, de la direction de propagation, ainsi que du temps au travers ici des variations des champs de température et de la composition chimique.La prise en compte rigoureuse de toutes ces dépendances demeure inaccessible à l'heure actuelle pour des simulations complètes d'extinction d'arc, en particulier à cause de la complexité des spectres d'émission et d'absorption des milieux plasmas. Le recours à des modèles approchés pour le traitement spectral et/ou pour les dépendances géométriques et directionnelles est nécessaire.Ce travail a été mené en collaboration entre le Laboratoire EM2C et la société Schneider Electric. Il fait suite à des travaux de collaboration antérieurs dont l'objectif était la détermination des propriétés radiatives fondamentales des plasmas d'arc (Thèse S. Chauveau).Le but principal du présent travail est de développer des modèles approchés mais précis, ainsi que des outils de simulation numérique avec différents degrés de finesse, pour le calcul du champ de puissance radiative et des flux pariétaux dans des chambres de coupure électrique basse tension. Les modèles et outils développés doivent être implémentés dans des codes de simulation hydrodynamique dédiés soit à des géométries bidimensionnelles simplifiées, soit à des géométries industrielles complexes et tridimensionnelles. Ces outils doivent Les études expérimentales menées sur des maquettes représentatives des dispositifs industriels montrent la présence de vapeurs plastiques et métalliques dues à l'ablation et à l'érosion des parois. La composition chimique change par ailleurs fortement avec le temps entre la naissance et l'extinction de l'arc électrique. Bien que les modèles développés ici puissent être adaptés à cette composition chimique complexe, nous supposerons tout le long de ce travail que le milieu gazeux est un plasma d'air à l'équilibre thermique et chimique local
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Betoule, Olivier. "Influence des distributions de vitesse et température de jet de plasma d'arc et de particules sur les propriétés des dépôts d'alumine." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0039.

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Abstract:

Depuis plus de trente ans, les travaux le plus souvent empiriques menes dans le domaine de la projection par plasma d'arc souffle ont permis d'ameliorer la qualite des depots. Faute de moyens d'analyses sophistiques, les investigations etaient alors restreintes a l'observation de l'influence des parametres macroscopiques. Ce travail se propose d'effectuer l'etude des parametres microscopiques puis la correlation entre ces resultats: la vitesse et la temperature de l'ecoulement plasma et des particules, les proprietes du depot (ici l'alumine) et du substrat. La premiere partie de ce memoire presente l'etat actuel des connaissances dans le domaine de la projection plasma de ceramiques en general et d'alumine en particulier. La seconde etape de ce memoire est relative aux diverses techniques de mesures et dispositifs experimentaux mis en uvre pour cette etude. Le diagnostic s'etend du bilan electro-thermique pour la torche jusqu'a l'anemometrie laser et la pyrometrie rapide pour la metrologie des particules en vol, en passant par la spectrometrie d'emission, la mesure de la vitesse de propagation des fluctuations de l'arc et la calorimetrie pour la caracterisation de l'ecoulement plasma. Durete, traction sont les tests employes pour le depot, le rendement ponderal etant representatif de l'ensemble des parametres de projection. La derniere partie de ce memoire est consacree a la discussion des resultats obtenus dans differentes conditions de fonctionnement, avec diverses configurations de torche. Le diametre d'anode, l'intensite du courant, le debit de gaz porteur de poudre, la distance torche-cible, la temperature de surface du substrat sont les principaux parametres d'etude

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Harir, Abdelkrim. "Contribution à la faisabilité de dépôts composites métal-lubrifiant solide élaborés par plasma d'arc : comportement tribologique." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0002.

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Abstract:

Ce travail a été principalement consacré à l'élaboration par projection plasma de dépôts composites, à matrice métallique avec des inclusions de lubrifiants solides, sur des substrats d'alliage d'aluminium, pour en améliorer le comportement tribologique en frottement sec. Le dépôt composite réalisé est constitué d'une matrice métallique en acier inoxydable dans laquelle sont incorporées des particules de graphite [2-12(mu)m de diamètre] comme lubrifiant solide. Le procédé mis au point a permi d'incorporer une quantité bien définie (2% en volume) de lubrifiant solide au sein de la matrice métallique, pendant un temps de projection minimale. Ces dépôts composites permettent de pratiquement doubler la valeur de dureté de la surface des substrats d'alliage d'aluminium sur lesquels ils sont déposés. Les essais tribologiques ont été réalisés sur un tribomètre de type pion-disque. Le pion en acier 100C6 et le disque en alliage d'aluminium est revêtu du dépôt composite. Le frottement est étudié après usinage des surfaces. L'évolution du coefficient de frottement (f) d'un dépôt composite d'acier inoxydable-graphite est comparée à celle d'un simple dépôt d'acier inoxydable. Pour toutes les conditions d'essais effectuées (trois charges et trois vitesses de glissement différentes), le coefficient de frottement est diminué pour le dépôt contenant du graphite. Cette diminution de la valeur du coefficient de frottement peut aller, selon les conditions d'essais, jusqu'à 80% par rapport à un simple dépôt d'acier, et ce sans influence majeur sur la dureté du dépôt
The objective of this study is to achieve by Atmospheric Plasma Spraying (APS), on aluminium alloy substrates, a coating exhibiting a highler superficial hardness and an improved tribological behavior compared to that of the aluminium alloy

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Gabillard, Michel. "Etude de l'integration d'un generateur a plasma d'arc dans un procede de rechauffage de gaz : controle, modelisation, mesures." Limoges, 1986. http://www.theses.fr/1986LIMO0016.

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Bussiere, William. "Mesure des grandeurs (T,Ne,P) au sein du plasma d'arc des fusibles Moyenne Tension." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011683.

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Abstract:

Ce travail traite de la détermination expérimentale des grandeurs électriques et physiques lors du mécanisme de coupure dans les fusibles en moyenne tension.
Les résultats sont présentés dans deux parties : la première traite de l'influence de la pression sur les grandeurs électriques et physiques caractérisant un arc dans une atmosphère sous pression, la seconde présente l'étude des mécanismes de création et d'extinction de l'arc.
L'étude relative à l'influence de la pression repose sur trois dispositifs de mesure des grandeurs électriques et spectroscopiques. Une méthode de détermination de la pression à partir des paramètres des profils des transitions Si II (2) est présentée, et appliquée à l'évaluation de la pression au sein du fusible en moyenne tension.
L'étude du fonctionnement du fusible en moyenne tension concerne trois points : la vitesse de "burn-back", l'influence des propriétés du sable de silice sur le mécanisme de coupure, et l'évolution de la température et de la densité électronique au sein du plasma d'arc pendant la coupure.
La vitesse de "burn-back" est déterminée par imagerie ultra-rapide. Une dissymétrie sensible entre les vitesses à la cathode et à l'anode apparaît dès le début du régime d'arc ; la masse volumique de compactage et la granulométrie du sable conditionnent l'efficacité des mécanismes de transfert de l'énergie depuis la colonne d'arc vers la périphérie. La diffusion du fluide dans les interstices joue un rôle prépondérant dans le mécanisme de coupure, et explique pourquoi les plus grandes granulométries étudiées impliquent les coupures les plus brèves ; les évolutions de la température et de la densité électronique montrent une dynamique de variation importante sur l'ensemble du phénomène. Les coefficients d'établissement et d'extinction des deux grandeurs sont dépendants des propriétés du sable.

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Borge, Egil. "Modélisation de la cinétique chimique d'un plasma d'arc d'hexafluorure de soufre (SF6) en présence d'impuretés." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30184.

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Abstract:

La these a pour but la modelisation de la cinetique chimique du sf#6 dans un arc de disjoncteur en extinction en presence d'impuretes qui peuvent etre de trois sortes: l'eau, le carbone (ou le cf#4) et le cuivre. Ce travail repose sur la resolution d'un systeme d'equations differentielles couplees correspondant aux equations de conservation des differentes especes chimiques, mettant en jeu les diverses voies de creation et de disparition de ces especes par le biais de toutes les reactions chimiques les liant entre elles. Le modele est constitue en tout de 61 especes chimiques reliees entre elles par 230 reactions chimiques. Afin de valider les resultats obtenus par le modele cinetique, nous avons realise une serie d'experiences dont les mesures ont pour but de quantifier les proportions des especes gazeuses contenues dans le milieu, apres le refroidissement de l'arc. Nous avons d'abord calcule les compositions d'equilibre de divers melanges constitues chacun de sf#6 et d'une certaine concentation variable en impuretes. L'etude de ces compositions a permis la connaissance des temps de relaxation des differentes especes, grandeurs qui permettent d'estimer a priori si des ecarts a l'equilibre chimique du milieu apparaissent. Nous avons ensuite calcule les compositions des divers milieux envisages durant l'extinction du plasma. Nous avons pu faire varier la decroissance de la temperature et la pression. Le resultat le plus remarquable obtenu par le code numerique est le comportement des especes sof#2 et so#2f#2 durant l'extinction de l'arc. Les densites de ces deux especes ont une evolution tres differente de celle prevue par la composition d'equilibre. Cette evolution a ete confirmee lors des essais experimentaux. Le sof#2 est majoritaire devant le so#2f#2 en dessous de 1 000 k et se transforme en so#2 a la temperature ambiante de 300 k avec une constante de temps qui depasse le mois. Une espece tres importante est la molecule s#2f#1#0 puisqu'elle est tres toxique. D'apres nos calculs, la production de s#2f#1#0 dans ces dispositifs reste tres faible et l'etude experimentale a montre que la proportion de cette molecule est inferieure au seuil de detection du systeme utilise qui se situe a 1 ppmv

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MBOLIDI, FRANCOIS. "Evolution des densites de particules chargees dans un plasma d'arc d'hexafluorure de soufre en extinction." Toulouse 3, 1991. http://www.theses.fr/1991TOU30060.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude de l'evolution des densites des electrons et des ions negatifs du fluor dans un plasma d'arc d'hexafluorure de soufre en extinction pour des pressions allant de 10#5 a 10#6 pa. L'evolution de la temperature sur l'axe de la decharge a ete obtenue a partir de trois methodes de diagnostic faisant appel aux mesures spectroscopiques des intensites absolues des raies du soufre neutre et du soufre ionise. Connaissant la temperature, les densites des particules chargees ont ete determinees en mesurant le continuum emis par le plasma sur une gamme spectrale couvrant le proche ultra-violet et le visible. L'analyse des resultats a montre des ecarts a l'equilibre statistique, dus essentiellement au phenomene de demixion. La correlation entre les resultats experimentaux et ceux issus d'un modele fonde sur l'hypothese d'equilibre thermique prevoit une evolution correcte de la temperature, avec des vitesses de refroidissement allant de 10#8 a 2. 10#8 k par seconde. L'evolution de la densite electronique suit celle de l'equilibre, meme lorsque le diametre de l'arc est faible (3 mm). Un modele fonde sur la cinetique des reactions chimiques a montre que le mecanisme de recombinaison est suffisamment efficace pour assurer la disparition des electrons durant la phase mesurable de l'extinction. Enfin, les resultats d'un modele cinetique applique a un plasma d'arc d'hexafluorure de soufre, pour des temperatures comprises entre 12000 k et 3000 k, ont indique qu'un etat d'equilibre statistique des electrons est atteint, tant que les temps de relaxation de diverses reactions sont inferieurs d'au moins un facteur 10 aux constantes de temps d'evolution de la densite electronique

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Mavier, Fabrice. "Procédé de projection plasma en mode pulsé associé à une injection jet d'encre synchronisée : mise au point, processus en vol et élaboration de dépôts céramiques." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0065/document.

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Abstract:

Dans le domaine des dépôts réalisés par projection thermique, les dernières recherches ont permis de développer des dépôts nanostructures par projection de suspensions (SPS) ou de solutions de précurseurs (SPPS). L’injection de liquide est une technique prometteuse qui a le potentiel pour devenir industriellement viable. Cependant, un meilleur contrôle des interactionsplasma/matériaux est nécessaire. En effet, les torches à courant continu mono-cathodes génèrent un plasma fortement fluctuant qui modifie les transferts thermiques et dynamiques vers les gouttelettes injectées, entraînant un traitement non-homogène de ces dernières. Cela influence directement les microstructures des dépôts obtenus et leurs propriétés. Des travaux antérieurs ont montrés les origines de ces instabilités. Une alternative à l’atténuation de ces instabilités est proposée : le renforcement et la modulation. L’ajustement des paramètres opératoires a permis d’obtenir un plasma pulsé laminaire avec modulation de ces propriétés. Une torche à courant continu modulé de faible puissance est utilisée avec de l'azote pur comme gaz plasmagène. Ce dispositif est synchronisé avec un système d'injection jet d’encre Drop-On-Demand pour reproduire les mêmes conditions d'interactions plasma / matériau pour chaque gouttelette injectée. Des solutions et des suspensions sont injectées pour réaliser des dépôts homogènes avec une microstructure contrôlée. Les objectifs de ces travaux sont d'abord de caractériser et de comprendre les transferts thermiques et dynamiques plasma / gouttelettes. Deuxièmement, de mettre en évidence l'influence de la synchronisation et des paramètres opératoires sur les dépôts obtenus
In the field of thermal spray coating processes, research has led to the development of nanostructured coatings by suspension plasma spraying (SPS) and precursor solution plasma spraying (SPPS). Liquid injection are promising techniques with the potential to become industrially viable. However, a better control of plasma/material interactions is necessary. Mono-electrode DC torches indeed generate strongly fluctuating plasma that modifies the thermal and dynamic transfers to the injected droplet, resulting in an inhomogeneous treatment of the latter. This directly influences the texture and microstructure of deposits and subsequently their properties. Previous works have shown the origins of these instabilities. As an alternative to instabilities attenuations, a new approach is proposed: the reinforcement and modulation of the instabilities. The adjustment of process parameters has allowed obtaining a pulsed laminar plasma with a modulation of its properties. A low powered home-made modulated DC torch is used and operates with pure nitrogen as plasma forming gas. This device is synchronized with a Drop-On-Demand injection system to reproduce the same conditions of plasma/material interactions for each injected droplet. Solutions and suspensions are injected to make homogeneous coatings with controlled microstructure. The objectives of this work are firstly to characterize and understand plasma / droplet heat and dynamics transfers. Secondly, to highlight the influence of the synchronization and operating parameterson the coatings obtained

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Gastli, Naouel. "Evolution thermique d'une sonde de langmuir pulsee et placee dans un jet rarefie de plasma d'arc." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066518.

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Abstract:

Les sondes electrostatiques constituent un moyen performant mpour determiner la temperature et la densite electroniques dans les plasmas. La theorie de la sonde electrostatique plane en regime non collisionnel est rappelee. L'epaisseur de la gaine est calculee a partir de la resolution de l'equation du potentiel et par la methode de child-langmuir. Les resultats sont compares a la valeur de la longueur de debye, en fonction de l'ecart de potentiel sonde-plasma. Il est montre experimentalement que les courbes caracteristiques courant-tension presentent a basse frequence un effet d'hysteresis lie a l'evolution thermique de la surface de la sonde. Cette evolution est calculee en fonction de la frequence de rampe et pour differents materiaux; les resultats montrent une correlation entre l'hysteresis thermique et l'hysteresis apparaissant sur la courbe courant-tension. La surface de contamination de la sonde est modelisee par un circuit electrique resistance-capacite. Cette modelisation introduit un effet d'hysteresis a basse frequence. Un pyrometre optique, de type pseudo-monochromatique, a ete mis au point pour mesurer la temperature de surface de la sonde, pour un signal de rampe de frequence et d'amplitude variables. Ces etudes ont permis de mieux comprendre les effets d'hysteresis et de concevoir un pyrometre adapte aux mesures de temperature de surface dans la soufflerie sr1 du laboratoire d'aerothermique

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Barthélémy, Benoit. "Combustion - vitrification de déchets radioactifs par plasma d'arc : Modélisation de la thermique et de la dynamique." Limoges, 2003. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a901c04f-6a1d-4cee-b90d-68dc70a638df/blobholder:0/2003LIMO0009.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire concerne la modélisation thermique et dynamique d'un procédé de combustion/vitrification de déchets radioactifs simulés par plasma d'arc transféré L'auteur présente les procédés de confinement des déchets radioactifs utilisant les plasmas d'arc et les différents logiciels pouvant servir à leur modélisation. On trouve ensuite une description du dispositif expérimental reposant sur un four à arc électrique assisté d'un système à induction assurant l'homogénéisation du bain de verre. Un essai de combustion/vitrification de déchets est présenté accompagné des bilans matière et thermiques. Les champs de température dans l'arc et la conductivité thermique de la fritte de verre sont mesurés. Enfin, l'auteur décrit et explicite les équations résolues lors de la simulation de l'arc électrique et de la fonte de verre intégrant la notion d'autocreuset. Les résultats de simulation sont présentés sous forme de distribution spatiale de température, de vitesse, de puissance volumique,. .
This thesis concerns the thermal and dynamic modelling for a combustion/vitrification process of surrogate radioactive waste under transferred arc plasma. The writer presents the confinement processes for radioactive waste using arc plasma and the different software used to model theses processes. This is followed by a description of our experimental equipment including a plasma arc reactor and an inductive system allowing the homogenisation of glass temperature. A combustion/vitrification test is described. Thermal and material balances were discussed. The temperature fields of plasma arc and the glass frit conductivity are measured. Finally, the writer describes and clarifies the equations solved for the simulations of the electrically plasma arc and the glass melting including the thin layer of glass frit coating the crucible cold walls. The modelling results are presented in the form of spatial distribution of temperature, velocity and volumic power. .

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OUAJJI, HASSAN. "Etude de proprietes de transport d'un plasma de melange air-cuivre : modelisation de la colonne d'arc." Clermont-Ferrand 2, 1986. http://www.theses.fr/1986CLF21034.

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Calcul des coefficients de conductivite thermique, de conductivite electrique et de viscosite du melange air-cuivre a la pression atmospherique pour des temperatures comprises entre 5000 k et 14000 k et differentes valeurs de la teneur en cuivre. Dans les memes conditions de temperature et de pression, la determination de la composition d'equilibre du melange met en evidence l'evolution de la population des differentes especes chimiques en presence en fonction de la teneur en cuivre. Les caracteristiques macroscopiques de la colonne (champ electrique, profil de temperature) sont obtenues a partir du modele energetique de elenbaas-heller

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Bussière, William. "Mesure des grandeurs (T,Nc,P) au sein du plasma d'arc des fusibles en moyenne tension." Clermont-Ferrand 2, 2000. http://www.theses.fr/2000CLF22258.

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Abstract:

Ce travail traite de la détermination expérimentale des grandeurs électriques et physiques pendant le mécanisme de coupure d'un fusible en moyenne tension. Les résultats sont présentés dans deux parties : la première traite de l'influence de la pression sur les grandeurs électriques et physiques caractérisant un arc dans une atmosphère sous pression ; la seconde présente l'étude des mécanismes de création et d'extinction de l'arc. L'étude relative à l'influence de la pression repose sur trois dispositifs de mesure des grandeurs électriques et spectroscopiques. Une méthode de détermination de la pression à partir des paramètres des profils de transition Si II (2) est présentée, et appliquée à l'évaluation de la pression au sein du fusible en moyenne tension. L'étude du fonctionnement du fusible en moyenne tension concerne trois points : la vitesse de "burn-back", l'influence des propriétés du sable de silice sur le mécanisme de coupure, et l'évolution de la température et de la densité électronique au sein du plasma d'arc pendant la coupure. -La vitesse de "burn-back" est déterminée par imagerie ultra-rapide. Une dissymétrie sensible entre les vitesses côté cathode et anode apparaît dès le début du régime d'arc ; -la masse volumique de compactage et la granulométrie du sable conditionnent l'efficacité des mécanismes de transfert de l'énergie depuis la colonne d'arc vers la péripherie. La diffusion du fluide dans les interstices joue un rôle prépondérant dans le mécanisme de coupure, et explique pourquoi les plus grandes granulométries impliquent les coupures les plus brèves. -Les évolutions de la température et de la densité électronique montrent une dynamique de variation importante sur l'ensemble du phénomène. Les coefficients d'établissement et d'extinction des deux grandeurs sont dépendants des sable

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Aboulkassim, Bouabdelli. "Etude d'un réacteur à lit fluide chauffé par jet plasma d'arc application à la synthèse d'oxynitrures /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611122d.

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Dissertations / Theses on the topic 'Plasma d'arcs'

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