Modélisation de la dynamique des neutres dans une décharge transitoire : application aux microsystèmes électroniques et aux dispositifs de dépollution

par Olivier Eichwald

Thèse de doctorat en Physique et ingénierie des décharges électriques

Sous la direction de Mohammed Yousfi.

Soutenue en 1997

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Ce manuscrit est consacre a l'etude theorique de la dynamique des neutres, creee par le passage d'une decharge transitoire. Pour cela, nous avons developpe une procedure numerique tridimensionnelle permettant de resoudre les equations hydrodynamiques d'un fluide visqueux et compressible, discretisees par la methode des volumes finis. Les performances de la procedure permettent de l'utiliser dans une large gamme de situations et de traiter des geometries complexes en 3d avec de fortes ruptures de symetrie et d'importants gradients. Nous avons egalement introduit un nouveau concept de resolution des equations de transports a une dimension, base sur l'analyse physique d'une evolution dans un espace discret. Le logiciel 3d a permis d'etudier la specificite de la dynamique des neutres induite par une micro-decharge, dans differentes geometries de micro-cavites (cylindrique, cubique et pave), remplies d'air a pression atmospherique et temperature ambiante. L'interaction de la decharge avec le gaz est simulee par une fonction mathematique dont l'evolution spatio-temporelle est estimee a partir de resultats experimentaux. La simulation prend en compte les forts effets visqueux ainsi que les echanges thermiques entre le gaz et le solide dans les couches limites en contact avec les parois. Les resultats obtenus montrent les ruptures de symetrie des ondes de perturbation en fonction de la geometrie des micro-cavites, la specificite de l'evolution dans les couches limites, ainsi que les effets de coins relatifs a des phenomenes de concentration et de reflexions retardees. Le logiciel a ensuite servi a simuler la dynamique des neutres d'un gaz d'echappement traite par decharge couronne. La composition du gaz ainsi que la configuration de la decharge sont caracteristiques des systemes de depollution existants. Le modele de dynamique des neutres a ete couple a un modele analytique de la decharge ainsi qu'a un modele de cinetique chimique permettant de suivre l'evolution des oxydes polluants contenus dans le gaz d'echappement. Le chauffage des neutres prend en compte l'effet joule ainsi que la relaxation des etats excites (electroniques et vibrationnels) en energie thermique. Les resultats presentes montrent l'importance de la dynamique du gaz de neutre dans le canal ionise, le poids des vibrationnels sur la montee en temperature du gaz, ainsi que la forte modification de la cinetique chimique de reduction des oxydes d'azote en fonction des variations de temperature du gaz.


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Informations

  • Détails : [6]-210 p

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1997TOU30148
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