Modelisation d'un jet de plasma d'azote par les equations de navier-stokes

par Ok-Ho Chang

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de M. DUDECK.

Soutenue en 1995

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Cette these a pour but de modeliser les jets de plasma d'azote, realises au laboratoire d'aerothermique. Ces jets sont a haute enthalpie et a basse pression pour simuler et analyser les phenomenes plasmagenes apparaissant lors de la rentree atmospherique des engins spatiaux. Dans ces conditions, le jet de plasma constitue un milieu continu en ecoulement laminaire, que l'on peut modeliser par les equations de navier-stokes. La complexite de ces equations a necessite les etudes suivantes. Etude de transfert energetique dans le generateur de plasma a arc par l'utilisation de l'equation de bilan d'energie globale afin de determiner le taux de dissociation de l'azote, parametre important pour le choix des conditions aux limites et initiales. Analyse de la cinetique chimique d'un plasma d'azote compose de cinq especes (deux especes neutres n#2 et n, deux ions n#2#+ et n#+, et electron). Il a ete montre, quelles que soient les conditions initiales la predominance de n#2 sur n, de n#2#+ sur n#+, des especes neutres sur les especes chargees ainsi que la faible influence des especes chargees sur la chimie des especes neutres. Etude des coefficients de transport (viscosite, conductivite, diffusion) a partir de plusieurs modeles. Les resultats obtenus par le modele de bonnefoi ont ete adaptes aux formules de blottner (viscosite), d'eucken (conductivite), de lee (diffusion) avec la formule de wilke (melange n#2-n), pour etre ensuite introduits dans les equations de navier-stokes. Analyse d'un modele thermodynamique pour un gaz a plusieurs especes (n#2 et n) en desequilibre thermique (temperatures de translation et de vibration). Presentation d'un modele numerique construit a partir de la methode de volume fini avec schema implicite sur les termes source et sur les termes de flux non-visqueux (decomposition de yoon), schema explicite sur les termes de flux non-visqueux du residu (decomposition de steger-warming). Les resultats des etudes prealables sont utilises dans le code numerique inca pour effectuer la modelisation des jets supersoniques de plasma d'azote. Les resultats obtenus sont satisfaisants, en accord avec les mesures experimentales en ce qui concerne la pression et la temperature de translation, mais pas avec le profil de la temperature de vibration, ce qui a necessite d'elaborer un code de resolution de l'equation de conservation de l'energie vibrationnelle par la methode de volume fini avec schema explicite et decomposition de flux de steger-warming. Les profils de temperature de vibration obtenus par ce dernier code sont compares avec les resultats experimentaux


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Informations

  • Détails : 132 P.
  • Annexes : 48 REF.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Accessible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1995
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