Etude des mecanismes de relaxation rovibrationnelle pour les melanges h2-gaz rares, h2-n2 et h2-h2o par spectroscopie raman stimule en vue du diagnostic de la temperature dans un moteur fusee

par JEAN-PHILIPPE BERGER

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DANIEL ROBERT.

Soutenue en 1994

à Dijon .

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  • Résumé

    Ce travail a ete consacre a l'etude des mecanismes collisionnels sur les profils des raies spectrales de la branche q (bande fondamentale) de h2 sous l'influence de plusieurs perturbateurs (h2, he, ne, ar, xe, n2 et h2o). Les experiences ont ete realisees par spectroscopie raman stimule dans un large domaine de temperatures (de 296 k a 995 k pour certains melanges) et a des densites voisines de 10 amagat. Ce travail a ete fortement motive par le diagnostic de la temperature dans un moteur fusee qui sera effectue par spectroscopie cars a l'onera. Dans un premier temps, nous avons fait l'etude de la raie q(1) de h2 perturbe par plusieurs gaz rares lourds (ne, ar et xe); deux anomalies ont alors ete observees. En effet, les profils des raies sont asymetriques pour les melanges tres dilues en h2; par ailleurs, l'elargissement total ne varie pas lineairement avec la concentration du perturbateur. Ces phenomenes inhabituels (non observes pour d'autres molecules) ont ete correctement decrits par deux modeles dans lesquels le deplacement collisionnel depend du module des vitesses de la molecule radiative. Dans cette interpretation, l'elargissement total a deux contributions: l'elargissement collisionnel (homogene) et l'elargissement inhomogene (du a une forte dependance du deplacement en fonction de la temperature et a un differentiel de masse eleve entre la molecule radiative et le perturbateur). Ces modeles ont egalement permis d'interpreter les resultats obtenus pour le systeme h2-n2, ou une non linearite de l'elargissement total en fonction de la concentration a ete observee. Par la suite, une etude des raies q(j) (j=0 a 5) a ete menee pour les systemes h2-h2, h2-he et h2-h2o. Les anomalies precedemment decrites n'ont pas ete observees pour le melange h2-he; nous avons montre qu'il etait cependant possible qu'un elargissement inhomogene contribue a l'elargissement total de la raie. Par ailleurs, pour ces systemes, nous avons determine les taux de transferts rotationnels inelastiques et le taux de dephasage vibrationnel elastique. Enfin, quel que soit le perturbateur, nous avons etabli que le deplacement collisionnel des raies de h2 varie lineairement avec la racine de la temperature (exprimee en kelvin)

  • Titre traduit

    Study of rovibrational relaxation mechanisms for h2-rares gases, h2-n2 and h2-h2o mixtures by raman stimulated spectroscopy for the temperature diagnostic in a rocket engine


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  • Détails : 213 P.
  • Annexes : 121 REF.

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