Données de base des ions polyatomiques dans les gaz d'échappement : modélisation et validation expérimentale

par Alexandre Bekstein

Thèse de doctorat en Physique et ingénierie des plasmas

Sous la direction de Malika Benhenni et de Mohammed Yousfi.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ces travaux sont consacrés à la détermination numérique et expérimentale des données de base des ions polyatomiques dans les gaz d'échappement. Ces données sont ensuite utilisées pour simuler les décharges hors équilibre à la pression atmosphérique et mettre en avant le rôle joué par les ions dans la physique de la décharge. Dans ces travaux, nous avons calculé les propriétés de transport (mobilité réduite, coefficients de diffusion, taux de réactions, etc. ) des ions polyatomiques N4+, O4+ et N2O2+ dans N2, O2 et l'air sec, ainsi que pour H3O+, H5O2+ et H7O3+ dans N2. Le modèle utilisé pour calculer les données de base d'un ion dans un gaz repose d'une part sur l'approximation JWKB et un potentiel d'interaction, et d'autre part sur un code Monte-Carlo optimisé qui calcule les propriétés de transport à partir d'un jeu de sections efficaces de collision. Ensuite, en utilisant l'expérience de Townsend en régime pulsé, nous avons mesuré les propriétés de transport des ions et/ou des électrons dans divers gaz (CO2, O2, N2/O2 et N2/O2/CO2). Nous avons ainsi mesuré les propriétés de transport de l'ion polyatomique O4- dans O2 et N2/O2 que nous avons complétées numériquement dans N2, O2 et l'air sec. Enfin, des simulations de décharge hors équilibre dans l'air sec ont été effectuées afin de déterminer le rôle des ions N4+, O4+ et N2O2+. Les résultats montrent que l'influence de ces ions sur la chimie de la décharge est importante tandis qu'ils modifient peu sa dynamique. Il est donc évident que dans le cadre de l'application aux réacteurs à dépollution, les ions polyatomiques sont à prendre en considération pour leur rôle dans la cinétique chimique du procédé de dépollution.

  • Titre traduit

    Polyatomic ions swarm data in flue gases : modelisation and experimental validation


  • Résumé

    These research works are devoted to the numerical and experimental determination of polyatomic ions swarm data in flue gases. Then, we used the data to simulate non-thermal discharges at atmospheric pressure and to show the role of polyatomic ions in the physics of the discharge. In this work, we calculated the transport coefficients (reduced mobility, diffusion coefficients, reaction rates, etc) of the polyatomic ions N4+, O4+ et N2O2+ in N2, O2 and dry air, and of H3O+, H5O2+ et H7O3+ in N2. The model used to determine the swarm data consists, on the one hand, on the JWKB approximation and an interaction potential and, on the other hand, on an optimised Monte Carlo code that calculates the transport coefficients from a set of collision cross sections. Moreover, by using the pulsed Townsend experiment, we measured the transport coefficients of ions and/or electrons in various gases (CO2, O2, N2/O2 et N2/O2/CO2). Then, we measured the transport coefficients of the polyatomic ion O4- in O2 and N2/O2 that we completed numerically in N2, O2 and dry air. Finally, non-thermal discharge simulations in dry air were done to determine the role of the polyatomic ions N4+, O4+ et N2O2+. Results show the great influence of these ions on the chemistry of the discharge while they affect poorly its dynamics. It is then obvious that in the frame of the application to non-pollution reactors, the polyatomic ions must be considered for their role in the chemical kinetics of the non-pollution process.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (178 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-178

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30100
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30100
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