Méthode asynchrone pour la modélisation d'actuateurs plasma destinés au contrôle d'écoulement

par Thomas Unfer

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Pierre Boeuf et de Frédéric Thivet.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'intéraction entre un plasma créé par une Décharge à Barrière Diélectrique et un écoulement est un problème fortement multi-échelle dans le temps et dans l'espace. Un schéma numérique de résolution des équations de transport transitoires à pas de temps local dit "schéma asynchrone" a été developpé au cours de cette thèse dans le but de réduire le temps de calcul parfois prohibitif nécessaire à la résolution des problèmes. Ce schéma a également la propriété de réduire la diffusion d'origine numérique. Une stratégie originale a été mise au point pour coupler les équations de transports des particules chargées avec l'équation de Poisson. Le temps de calcul a pu être réduit d'un ordre de grandeur pour un problème typique de décharge à la pression atmosphérique. Dans un deuxième temps l'adaptation asynchrone de maillage a été définie en se basant sur une structure de donnée compatible. Cette approche permet de réduire le temps de calcul d'un ordre de grandeur supplémentaire. Le schéma asynchrone a été également utilisé avec succès pour la résolution des équations de Navier-Stokes laminaires compressibles. Deux stratégies de couplage du plasma et de l'aérodynamique ont été developpées : un couplage stationnaire faible a été réalisé a l'aide du code CEDRE de l'ONERA, un code basé sur l'adaptation asynchrone de maillage a permis de réaliser un couplage instationnaire fort entre la décharge et l'écoulement. Les résultats de simulation sont comparés avec différentes expériences récentes.

  • Titre traduit

    An asynchronous method for the modelling of plasma actuators intended for aerodynamic flow control


  • Résumé

    The interaction of a plasma created by a Dielectric Barrier Discharge with an airflow is a strongly multi-scale problem in both time and space. A Numerical scheme with local time stepping called "asynchronous scheme" has been introduced for unsteady transport equations to speed-up calculation. This scheme also reduces the numerical diffusion. An original coupling strategy has been developed to couple charged particles transport equations with Poisson's equation. The computation time has been reduced by ten for a typical atmospheric pressure Dielectric Barrier Discharge. Asynchronous Adaptive Mesh Refinement has then been defined using specific data structures. This new technique reduces the computation time of a second order of magnitude. The asynchronous scheme has also been validated for the laminar compressible Navier-Stokes equations for air. Two plasma/aerodynamics coupling strategies have been used: a steady state coupling was performed with ONERA code CEDRE, a strong transient coupling between the discharge and the airflow was done with Asynchronous Adaptive Mesh Refinement. Simulation results have been compared with recent experimental data from the literature.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 185-189

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30181
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