Études théorique et expérimentale de l'influence de la détente en jet supersonique libre sur la distribution rovibrationnelle de CO

Theoritical and experimental study of the influence of the repansion in a supersonic free jet on the rotational and vibrational populations of CO

• Auteur / Autrice : Daniel Boscher
• Direction : Directeur de thèse inconnu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Monoxyde de carbone

Mots clés libres

Jet libre (supersonique)

Relaxation (rotationnelle, vibrationnelle)

Condensation

Fluorescence (spontanée)

Effet mirage (laser Schlieren)

Abel (inversion)

Laser (techniques)

Résumé

Le travail théorique et expérimental est consacré à l’influence de la détente en jet supersonique, en particulier l’évolution de la volumique, sur la distribution rotationnelle de la molécule CO. Après avoir utilisé une méthode de fluorescence spontanée infrarouge en jet, rendue possible par une excitation vibrationnelle des molécules dans la chambre génératrice par une décharge électrique continue, deux nouvelles techniques d’investigation locales des jets ont été mises au point. La première associa l’inversion d’Abel à la déviation d’un faisceau laser par effet mirage. La deuxième utilise la technique du laser sonde. Le caractère local est obtenu soit grâce à l’expansion du jet (décalage Doppler), soit par l’inversion d’Abel. Ces différentes méthodes ont permis de mettre en évidence : - l’influence de la géométrie réelle de la tuyère, - les gels progressifs de la rotation et de la vibration, - les déséquilibres rotationnel et vibrationnel, - l’influence de la condensation sur la masse volumique et la température de rotation, - l’excitation du gaz résiduel entourant le jet, - la non symétrie axiale du jet. Enfin, un calcul théorique mené parallèlement a permis de confirmer l’influence de l’évolution de la masse volumique sur les populations rotationnelle et vibrationnelle. Une section efficace globale de rotation de CO est déterminée à des températures voisines de 50 K.

This theoretical and experimental work is devoted to the influence of the density evolution in a supersonic free jet, on the rotational populations of CO molecules. First, we used a spontaneous fluorescence method in jets, made possible by a vibrational excitation of the molecules in the stagnation conditions. Afterwards, we developed two new techniques for local measurements in jets. One uses a laser schlieren technique associated to an Abel inversion and gives us the density. The second is based on the probe laser technique and allow us to measure rotational populations. The local measurements are then obtained either by using the Doppler shift associated to the spherical expansion of the molecules or by the Abel inversion. All these methods allow us to show: - the influence of the actual nozzle geometry, - the progressive freezings of rotational and vibrational degrees of freedom, - rotational and vibrational non equilibria, - the influence of clustering on the density and the rotational temperature, - a non-axial symmetry of the jet. Moreover, a theoretical calculation has also shown the influence of the density evolution on the rovibrational populations of CO. The total rotational cross section of CO is determined around 50 Kelvin.