Contribution à l'étude des fluctuations dans une torche à plasma. Application à la dynamique de l'arc et aux mesures de vitesse d'écoulement

par Marie-Pierre Planche

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Jean-François Coudert.


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  • Résumé

    Ce travail porte sur l'etude des phenomenes dynamiques du pied d'arc et sur les consequences du comportement de ce dernier sur les jets plasma produits par des torches de type projection fonctionnant en courant continu. Ces phenomenes ont ete extremement peu etudies comme le montre le chapitre premier qui presente une revue bibliographique des phenomenes physiques induits lors du fonctionnement des torches a plasma. Avant d'aborder le fonctionnement dynamique de l'arc, une etude de ses caracteristiques statiques est presente au second chapitre et des relations semi-empiriques sont etablies donnant l'evolution de la tension d'arc et du rendement thermique en fonction des parametres experimentaux. L'essentiel du travail correspond aux chapitres iii, iv et v qui portent sur la dynamique de l'arc avec des mesures resolues en temps de la tension, de la temperature et de la vitesse de l'ecoulement et de leurs fluctuations. L'analyse des signaux de tension fait apparaitre de nouvelles grandeurs caracteristiques de l'arc, pour lesquelles de nouveaux nombres adimensionnels ont ete trouves. Les correlations obtenues avec ces nombres donnent de bonnes tendances avec les parametres experimentaux. Les determinations de la vitesse d'ecoulement et de la temperature du jet ont necessite la mise en place de nouvelles techniques de diagnostics ainsi que des methodes de traitement du signal particulieres pour l'obtention de leurs fluctuations. Les resultats montrent que la temperature est peu sensible alors que la vitesse maximale varie fortement avec les parametres experimentaux et il apparait, par ailleurs que les fluctuations de vitesse et de temperature restent inferieures aux fluctuations de tension qu'elles generent. Le sixieme chapitre utilise les techniques de mesure et presente l'evolution des caracteristiques de l'arc

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Informations

  • Détails : 140 p

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