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Thèse soutenue

Analyse expérimentale d'un plasma d'argon supersonique, turbulent, basse pression

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Auteur / Autrice : Ludmila Thébault-Leborgne
Direction : Pierre Vervisch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Le travail présenté dans ce mémoire est le début d'une étude entreprise afin de mieux appréhender les phénomènes physiques responsables des très fortes fluctuations de la densité électronique, rencontrées dans le sillage lointain de missiles supersoniques. La simulation expérimentale de cette situation a été obtenue par l'élaboration d'une soufflerie inductive, basse pression permettant l'étude d'un jet de plasma d'argon, supersonique, turbulent, sous-détendu à 16 mbar et faiblement ionisé (10 7). Au cours de ce travail, un système de sondes de Langmuir haute fréquence a été développé et permet la mesure simultanée de la température et de la densité électroniques, avec une fréquence d'échantillonnage de 90 kHz. L'évolution temporelle des fluctuations de la densité électronique est obtenue par une sonde de Langmuir alimentée en tension continue. Ces mesures sont associées à des mesures de densité totale et de ses fluctuations obtenues par diffusion Rayleigh a 90° du faisceau d'un laser à excimères, de longueur d'onde 193 nm. Les évolutions du taux de fluctuation de la densité totale montrent une forte augmentation de ce dernier dans les zones de recompression et de forts gradients. Il peut atteindre une valeur de 22% au passage d'un front de choc. Ces résultats impliquent la nécessité de prendre en compte les fluctuations de la densité totale dans les modélisations numériques. Les espèces chargées et les espèces neutres se comportent de façon indépendante dans le front de choc. Cette différence est en partie liée au champ ambipolaire existant entre les ions et les électrons. Le taux de fluctuation de la densité électronique a la même évolution axiale que celui de la densité totale jusqu'à la position du front de choc des neutres. En aval de cette position, le taux croît très rapidement pour atteindre une valeur de 75%. Ce comportement est similaire à ceux rencontres dans les sillages des missiles.