Diffusion d’un faisceau quelconque par un sphéroïde et mesure en ligne de la vapeur humide par l’extinction spectrale de la lumière

par Feng Xu

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Kuan Fang Ren.

Soutenue en 2007

à Rouen .

mots clés

• Lorenz-Mie
• Sphéroïdes
• Pression optique
• Lumière -- Diffusion
• Optique géométrique
• Granularité (optique)
• Particules (matière)
• Vapeur d'eau

Résumé

La théorie de Lorenz-Mie généralisée (TLMG) est développée pour la description de la diffusion d’un faisceau incident quelconque par un sphéroïde homogène. Les expressions analytiques d’amplitude des champs diffusés, des sections efficaces de diffusion, d’absorption, et d’extinction, de pression, de radiation sont obtenues et des calculs numériques sont présentés. Pour enlever la contrainte de la TLMG dans les calculs numériques pour un sphéroïde de grande taille, l’optique géométrique classique est étendue au cas d’un faisceau gaussien diffusé par un sphéroïde. En ce qui concerne l’expérience, un système optique sur la base de l’extinction spectrale de la lumière est développé et appliqué à la mesure de vapeur humide dans une turbine à EDF. L’influence de la diffusion multiple sur le spectre d’extinction et celle de la diffusion des particules situées dans le bord de zone de la mesure sont analysées en utilisant le modèle de Monte Carlo.

Titre traduit

Shaped beam scattering by a spheroid and online wet steam measurement by using spectral light extinction method

Résumé

The generalized Lorenz-Mie (GLMT) is developed to describe the interaction between an arbitrary shaped beam and a homogeneous spheroid. Analytical expressions of the amplitudes of the scattering fields, absorption and extinction crosssections, and the radiation pressure are obtained. The numerical results are also presented. To overcome the drawback of the GLMT in numerical calculation for a large spheroid, the classical geometrical optics is extended to the case of Gaussian beam scattering by a spheroid. In experimental aspect, an optical system on the basis of the spectral light extinction method is developed and used for wet steam measurement in EDF. The influences of the scattering by the particles in the edge measurement zone and of the multiple scattering on the extinction spectrum are analyzed by using the Monte Carlo method.