Modélisation et simulation numérique de l'initiation et de la propagation d'un front d'ionisation dans une décharge continue en champ inhomogène/

Numerical modeling and simulation of inception and propagation of an ionizing front in an inhomogeneous field dc discharge

• Auteur / Autrice : Françoise Grange
• Direction : Jean-Francis Loiseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effet couronne

Ionisation

Résumé

Le present travail est consacre a la modelisation et a la simulation numerique des phases d'initiation et de propagation d'un front d'ionisation, ou streamer, amorce entre une pointe positive et un plan a la masse. L'apparition de ce type de decharge est liee a la presence d'une charge d'espace importante accumulee dans un petit volume proche de la pointe par des avalanches electroniques. Afin de pouvoir tester de maniere systematique l'influence de divers parametres sur le developpement de la decharge dans l'air, a pression atmospherique, le modele physique a ete choisi le plus simple possible de facon a reduire les temps de calcul tout en maintenant l'accord qualitatif avec la theorie generale et les ordres de grandeur obtenus par les etudes experimentales. En consequence, le modele adopte est fluide (equations de continuite), unidimensionnel, les termes de collision consideres etant l'ionisation et l'attachement ; de plus, un fond continu de charges est utilise en substitution a la photoionisation. Les equations sont resolues a l'aide de la methode f. C. T. , le champ electrique etant pour sa part determine par application de la <<<>methode des disques<>>>. Outre les informations qu'elle apporte sur l'initiation et la propagation du front d'ionisation lorsque ce dernier atteint le plan, l'etude parametrique effectuee met egalement en evidence l'existence de divers comportements de la decharge simulee comparables a ceux qui sont observes experimentalement : lueur anodique en decharge sombre et streamer avorte. Chacun de ces comportements est caracterise par le biais de profils d'evolution spatio-temporelle des densites de particules chargees et du champ electrique. Le programme de calcul mis au point donne de surcroit acces a l'evolution du potentiel, du courant de decharge, de la vitesse de propagation du front ainsi que du nombre de particules presentes dans le volume de decharge (ce dernier parametre permet d'examiner le critere de meek).