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Ranarijaona, Zo Alain. Etude des écarts à l'équilibre thermique dans les plasmas d'arc

Ranarijaona, Zo Alain (2011) Etude des écarts à l'équilibre thermique dans les plasmas d'arc.

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Résumé en francais

L'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local (ETL) est souvent considérée dans l'étude des plasmas thermiques, bien qu'elle ne soit légitime que pour la description de la colonne du plasma. En effet l'équipartition de l'énergie peut être mise à défaut dans certaines zones du plasma telles que les zones périphériques ou le proche voisinage des électrodes. En vue de mettre en place une modélisation auto cohérente, une représentation globale du cœur du plasma et des zones en déséquilibre est nécessaire. Dans cette optique, ce travail décrit la mise en place d'un modèle hors ETL à deux températures (2T) sur une configuration " d'arc libre " où le milieu est décrit par deux équations de l'énergie : l'une pour les électrons Te, et l'autre pour les particules lourdes Th. Ces deux équations sont couplées par un terme d'échange d'énergie Eeh. Dans un premier temps la mise en place des données de base du plasma est réalisée. Cette partie englobe le calcul de la composition hors équilibre thermique d'un plasma d'argon. A partir des compositions hors ETL, les coefficients de transport, les propriétés thermodynamiques, et le terme d'échange d'énergie peuvent être déterminés. L'évolution de ces propriétés est présentée en fonction de Te et du rapport Te/Th. Un modèle unidimensionnel d'arc stabilisé par paroi est ensuite mis en place. La configuration simplifiée du modèle permet d'étudier le déséquilibre thermique entre la température électronique et la température des particules lourdes. Une étude paramétrique est réalisée et les résultats commentés. Dans une dernière partie l'étude est étendue à un cas bidimensionnel sur une configuration d'Arc libre dans l'Argon. La mise en place des équations de l'énergie pour la description à deux températures est détaillée. Une attention particulière est portée sur la programmation en vue d'une résolution via le logiciel @Fluent. Les résultats des modèles ETL et hors ETL sont confrontés à des résultats expérimentaux issus de la littérature. Une étude est alors réalisée au travers du paramètre intensité du courant.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Gonzalez, Jean-Jacques
Freton, Pierre
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Modélisation numérique - Composition - Ansys Fluent - Plasma thermique - Coefficients de transport - Plasma à deux températures - Propriétés thermodynamiques - Terme d'échange d'énergie - Argon
Sujets :Physique
Déposé le :21 May 2012 10:06