Etude numérique et expérimentale d'ondes de chocs surcritiques : effets multidimensionnels du rayonnement

par Sébastien Leygnac

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Chantal Stehlé.


  • Résumé

    Dans un choc surcritique, le rayonnement emis par le front de choc est absorbe par le milieu amont, creant ainsi un precurseur radiatif de temperature egale a la temperature du front de choc. Notre equipe a effectue des experiences de laboratoire avec les lasers de puissance ou nous avons pu produire dans le xenon des chocs suffisamment rapides pour etre surcritiques. Nous avons mesure la densite electronique dans les precurseurs radiatifs ainsi qu'une temperature effective. Le precurseur est moins rapide et plus raide dans les observations que dans les calculs numeriques unidimensionnels d'hydrodynamique radiative. Afin de comprendre ces differences, nous etudions quelques aspects multidimensionnels de transfert radiatif dans un choc stationnaire. Un modele analytique en geometrie cylindrique montre quelle est l'influence de l'etendue laterale du choc sur le champ de rayonnement cree dans un milieu homogene, gris et isotrope. Il permet de comprendre que, suffisamment loin de la source, le champ de rayonnement sur l'axe du cylindre diminue comme l'angle solide sous lequel on voit la source et est attenue d'un facteur exp(-tau) en comptant la profondeur optique tau depuis la source. On fait ensuite un calcul numerique de transfert radiatif avec la methode des caracteristiques courtes dans une structure gelee de choc radiatif afin d'etudier dans un cas non gris et en trois dimensions l'anisotropie du champ de rayonnement. Les resultats analytiques sont qualitativement confirmes. En particulier, on voit comment les moments radiatifs sont modifies entre le cas infini et le cas, similaire a celui de la configuration experimentale, ou l'extension laterale du choc est finie.

  • Titre traduit

    Numerical and experimental study of supercritical shocks : multidimensional effects of radiation


  • Résumé

    In supercritical shocks, radiation emitted by the shock front is absorbed upwind, therefore creatinga radiative precursor whose temperature is equal to the shock front temperature. The high energydensity laser laboratory experiments we have performed allowed us to generate in xenon gas shocksthat are fast enough to be supercritical. We could measure electron density in the radiative precursor and an equivalent temperature. The observed precursor being slower and steeper than in one dimensional radiation hydrodynamics numerical computations, we studied some multidimensional aspects of radiative transfer in a stationary shock. A simple analytical model in cylindrical geometry shows the influence of the lateral extension ofthe shock on the radiation field created in a homogeneous, grey and isotropic medium. It allows usto understand that the radiation field on the axis of the cylinder decreases like the solid angleunder which the surface of the cylinder is seen, attenuated by a factor exp(-tau) when countingthe optical depth tau from this surface. A numerical calculation of radiative transfer with the short characteristics method is thenperformed in the frozen structure of a radiative shock with the aim of studying the anisotropy ofthe radiation field in three dimensions in a non grey medium. Analytical results are qualitativelyconfirmed. In particular, we see the modification of the radiative moments from the infinite case tothe case similar to one of the experimental configuration where the lateral extension of the shockis finite.

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Informations

  • Détails : 206 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-196

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)258
  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : (043) LEY
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