Thèse soutenue

Fluorescence induite par laser à excimères bande-fine. Application à la caractérisation de souffleries à haute enthalpie

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Auteur / Autrice : David Honoré
Direction : Pierre Vervisch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement de la technique de mesure de fluorescence induite par laser (LIF) à excimères fluorure d'argon bande-fine, et son utilisation pour l'étude expérimentale de jets supersoniques de plasma au voisinage de maquettes immergées dans l'écoulement, simulant les conditions de réentrée atmosphérique d'un engin spatial. Les différents schémas de fluorescence des molécules monoxyde d'azote et monoxyde de carbone sont discutés. La température du milieu est déduite de la comparaison des spectres d'excitation expérimentaux de la bande epsilon de NO avec les spectres synthétiques obtenus à l'aide d'un code de calcul. La vitesse de l'écoulement est déterminée par mesure du décalage Doppler. Cette technique de mesure est appliquée à un jet de plasma dioxyde de carbone-azote, généré dans une soufflerie de laboratoire, simulant l'atmosphère de Mars, et à la couche limite au-dessus d'une tuile de C/SIC. De manière complémentaire, la température pariétale des échantillons est mesurée par thermographie infrarouge. L'instrumentation de deux souffleries à haute enthalpie de l'institut Tsniimash (Moscou) a permis de démontrer les potentialités offertes par l'implantation sur site industriel de la technique de mesure LIF. La première étude concerne la couche limite générée au voisinage d'un modèle SIC immergé dans un jet supersonique de plasma d'air (Mach 2,5), créé par une torche haute fréquence (100 kW), et a permis de mettre en évidence l'effet catalytique de la surface du matériau de protection thermique pour différents processus cinétiques de recombinaison atomique. Dans la soufflerie à arc TT1 (4 MW, Mach 5), les expériences sont menées dans le jet libre et au voisinage d'une plaque plane comportant une marche, pour simuler un désalignement de tuiles à la surface d'un avion spatial. L'ensemble des mesures constitue un cas test pour la validation de codes de calcul d'écoulements supersoniques.