Densite des especes dans un jet a basse pression de plasma air-vapeur d'eau en proportions variables. Experiences et modelisation

Species density in a low pressure plasma jet with an air-water mixture in variable ratio. Measurements and simulation

• Auteur / Autrice : Stephan Cayet
• Direction : Michel Dudeck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'etude des plasmas d'air et de leur desionisation par injection d'eau sont abordees par la modelisation et par l'experience, dans la perspective des problemes de rentrees atmospheriques d'engins. Une methode de calcul des concentrations dans les melanges gazeux a deux temperatures est developpee, qui permet de connaitre les conditions d'equilibre chimique vers lesquelles relaxent nos plasmas en ecoulement. Elle est appliquee a un melange air-eau en proportions variables. La desionisation attendue en presence d'eau n'est que tres faiblement obtenue a l'equilibre chimique. Un calcul mene sur un melange air-chlore conduit a de meilleurs resultats, mais a basses temperatures (en dessous de 2500 k). Une soufflerie a plasma rarefie utilisant des torches a arc souffle est disponible. Pour cette etude, une nouvelle torche a air produisant des jets stables et durables est concue, et un dispositif de production et de distribution de vapeur d'eau lui est adjoint, pour modifier les proprietes du plasma sans en changer les conditions generatrices. Les densites relatives des especes lourdes sont mesurees par spectrometrie de masse, tandis que la densite et la temperature electroniques sont determinees par sondes electrostatiques. Les mesures sont faites en fonction de la distance a la torche et aussi du debit de vapeur d'eau. La desionisation en presence de vapeur d'eau est faible et est attribuee a un effet de temperature (refroidissement plasma par la vapeur d'eau). Deux calculs de thermique confirment cette hypothese. D'autres composes chimiques que l'eau sont proposes pour obtenir la desionisation. Les processus reactifs dominants sont enfin isoles par un calcul de cinetiques chimique