Calcul du transfert radiatif dans une lampe à décharge à forte intensité par une technique de lancer de rayons

par Mohamad Hamady

Thèse de doctorat en Physique et ingénierie des plasmas de décharge

Sous la direction de Michel Aubès.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ce travail présente une méthode de calcul du transfert radiatif dans des lampes à décharge haute pression utilisant une technique de lancer de rayons (ray tracing). La décharge est découpée en cellules élémentaires d'où sont lancés des rayons dans toutes les directions. On détermine pour chaque rayon les mailles traversées et la distance parcourue dans chacune de ces mailles. L'équation du transfert radiatif (ETR) est alors résolue le long de chaque rayon. On calcule ainsi le coefficient d'émission nette, le flux spectrique émis par la décharge ainsi que la distribution spatiale du rayonnement (indicatrices). Le calcul est effectué en considérant que la décharge présente la symétrie cylindrique et en se plaçant dans l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local (ETL). Dans cette situation, la seule connaissance du profil de température et de la pression permet de calculer la composition chimique du plasma et de prendre en compte les mécanismes d'élargissement des raies spectrales dans le traitement du transfert radiatif. Cette méthode de calcul est appliquée à des lampes contenant du mercure pur et du mercure dopé par des halogénures métalliques (iodure de thallium). On déduit des calculs énergétiques les caractéristiques photométriques de la lampe : flux lumineux, efficacité lumineuse, indicatrice d'intensité, température de couleur et coordonnées chromatiques. On met en évidence l'influence des raies du thallium sur les caractéristiques photométriques de la lampe.

  • Titre traduit

    Radiative transfer of a high intensity discharge lamps using a technique of ray tracing


  • Résumé

    This work presents a method for calculating radiative transfer in high intensity discharge lamps using a technique of ray tracing. The considered discharge is divided into elementary cells responsible for launching rays in all directions. We determine for each ray the crossed mesh and the distance travelled in each mesh. The radiative transfer equation (RTE) is then solved along each ray. We calculate thus the net emission coefficient, the spectral flux emitted by the discharge and also the photometric curves. These calculations consider that the discharge has a cylindrical symmetry and assume that the plasma is at local thermodynamic equilibrium (LTE). Hence, the only knowledge of the temperature profile and pressure is sufficient to calculate the chemical composition of plasma and to account the mechanisms of broadening of spectral lines in the treatment of radiative transfer. This calculation method is applied into lamps containing pure mercury and mercury doped with metal halides (thallium iodide). We deduce from energy calculations the photometric characteristics: Luminous flux, luminous efficacy, photometric curves, color temperature and chromaticity coordinates. We show the influence of thallium lines in photometric characteristics of the lamp.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 136-140

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30142
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