Author: Alain CatherinotPublisher:
ISBN:
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Languages : en
Pages : 298
Book Description
Processus Collisionnels Et Radiatifs Dans Des Plasmas Hors D'équilibre Thermodynamique
Author: Alain CatherinotProcessus collisionnels et radiatifs dans des plasmas hors d'équilibre thermodynamique
Author: Alain CatherinotIonisation par la pression et effets de densité dans les plasmas hors équilibre thermodynamique local
Author: Thomas VallotonPublisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 97
Book Description
L’objectif de cette thèse est d’améliorer la prise en compte des effets de densité dans les plasmas hors équilibre thermodynamique local. L’effet du plasma sur les niveaux et fonctions électroniques des ions est modélisé par un potentiel de type cellule ionique. La modification du potentiel vu par les électrons de l’ion, l’abaissement du seuil d’ionisation, ainsi que l’apparition de résonances dans la densité d’état électronique du continuum ont été mis en évidence. En particulier, on montre que ces résonances sont liées aux électrons des sous-couches électroniques passées dans le continuum. Leur presence nous a permis de déterminer l’existence de configurations électroniques, partiellement liées, que l’on doit prendre en compte dans le modèle collisionnel-radiatif. On introduit pour cela un nouveau processus d’ionisation dû à la pression, qui concerne ces configurations, dans le système d’équations-bilan déterminant l’équilibre du plasma. C’est un processus d’ionisation par effet tunnel dans lequel l’électron externe se trouvant au-dessus du seuil d’ionisation reste piégé par la barrière de potentiel due au plasma, puis la traverse pour être ionisé. On a également étudié l’influence de la température et de la densité électronique sur l’ionisation moyenne, ainsi que sur les populations ioniques des plasmas étudiés.
Développement et applications du modèle collisionnel-radiatif pour des plasmas en dehors de l'équilibre thermodynamique local
Author: Françoise EmardPublisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 138
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SYNTHESE DES TRAVAUX EFFECTUES SUR LE SUJET ET DEVELOPPES DANS 3 DIRECTIONS: PRECISER LES CONDITIONS D'APPLICATION DU MODELE ET LEVER CERTAINES HYPOTHESES LIEES A L'EVALUATION DU CHAMP RADIATIF DANS LE PLASMA; SITUER LE MODELE COLLISIONNEL-RADIATIF DANS L'ENSEMBLE DES RECHERCHES SUR LA RECOMBINAISON ELECTRON-ION; DEVELOPPER LE MODELE INITIAL POUR ETUDIER DES PHENOMENES SPECIFIQUES TELS QUE L'INFLUENCE DES COLLISIONS LOURDES OU LE COMPORTEMENT D'UN PLASMA SOUMIS A UNE SOURCE ENERGETIQUE EXTERIEURE, PAR EXEMPLE, UN FAISCEAU LASER.
Transferts radiatifs dans les plasmas de mélanges CO2-N2
Author: Yacine BabouPublisher:
ISBN:
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Languages : en
Pages : 250
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The prediction of radiative transfers is required in many applications such as the re-entry of space vehicles in the atmosphere. The present work is articulated around three large axes devoted to the study of the radiation emitted from CO2-N2 plasmas for Martian atmospheric entry applications. The first part is dedicated to the construction of spectroscopic databases useful for high resolution radiation prediction of CO2-N2 mixtures for temperatures ranging from 2000 K to 50000 K. The work was especially focused on the construction of exhaustive data related to bound-bound radiative transitions of CO2, CO, CO+ and CN molecules.The second part is dedicated to the presentation and the exploitation of an experimental bench including a microwave plasma torch working at atmospheric pressure. Optical diagnostic benches for emission spectroscopy in the UV, visible and near infrared are used. Measured spectra for CO2 and CO2(97%)-N2(3%) plasmas, were analysed in order to characterise the thermodynamic state. The plasma was found at the equilibrium and the temperature of the CO2 and CO2(97%)-N2(3%) plasmas was found to be at 5400 K and 6500 K respectively. In the third part, a radiative properties model is developed suitable for the prediction of radiative in the framework of multi-temperature description of the thermodynamic state of the atmospheric entry plasma. This approach is combined with the available spectroscopic databases in order to predict radiative transfer for Mars and Earth atmospheric entry.
ETUDE DES ECARTS A L'EQUILIBRE RADIATIF ET THERMIQUE DANS LES PLASMAS AIR ET AIR-SODIUM. APPLICATION AU DIAGNOSTIC SPECTROSCOPIQUE
Author: Philippe TeuletPublisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 215
Book Description
DES MODELES COLLISIONNELS-RADIATIFS (CR) SONT UTILISES POUR ETUDIER LE COMPORTEMENT DE PLASMAS QUASI-THERMIQUES, HOMOGENES ET STATIONNAIRES DE MELANGES D'AZOTE, D'OXYGENE, D'ARGON ET DE SODIUM AUX PRESSIONS DE 1 ET 0,1 ATMOSPHERES, POUR DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 1500 K ET 15000 K. DANS LA PREMIERE PARTIE, UNE METHODE DE CALCUL DES SECTIONS EFFICACES ET DES TAUX DE REACTION DES PROCESSUS COLLISIONNELS INELASTIQUES ELECTRON-LOURD (EXCITATION, IONISATION ET DISSOCIATION) ENTRE ETATS ELECTRONIQUES MOLECULAIRES EXCITES EST PRESENTEE. LES TAUX DES COLLISIONS INELASTIQUES ENTRE PARTICULES LOURDES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE SONT EGALEMENT COMPILES. LA COMPOSITION DES DIFFERENTS MELANGES AZOTE-OXYGENE-ARGON-SODIUM EST COMPAREE A CELLE D'UN PLASMA EN EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE LOCAL (ETL). L'INFLUENCE DU RAYONNEMENT ET LE CAS DE MILIEUX DITHERMES (TEMPERATURE DES ELECTRONS DIFFERENTE DE CELLE DES PARTICULES LOURDES) SONT ANALYSES. LES SYSTEMES RADIATIFS MOLECULAIRES ADAPTES AU DIAGNOSTIC DES PLASMAS QUASI THERMIQUES D'AIR SONT MIS EN EVIDENCE. LA SIGNIFICATION DES TEMPERATURES D'EXCITATION OBTENUES PAR EMISSION OPTIQUE EST PRECISEE SELON LE DOMAINE DE TEMPERATURE. DES ECARTS A L'ETL IMPORTANTS SONT NOTES SUR LES DENSITES DES ETATS ATOMIQUES EXCITES. LA TROISIEME ETAPE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A DIFFERENTES APPLICATIONS : _ DETERMINATION DU PROFIL RADIAL DE LA TEMPERATURE D'EXCITATION D'UNE DECHARGE RADIO-FREQUENCE FONCTIONNANT DANS L'AIR AMBIANT A PARTIR DES MESURES D'EMISSIVITES DES BANDES OH(AX) (0,0) ET NO(AX) (0,1). _ COUPLAGE DU MODELE CR DE PLASMA D'AZOTE AVEC UN CODE AEROTHERMODYNAMIQUE DEDIE A L'ETUDE DES PLASMAS GENERES PAR ONDE DE CHOC LORS DES PHASES DE RENTREE ATMOSPHERIQUE D'ENGINS SPATIAUX. LE DIAGNOSTIC DE CE TYPE DE PLASMA EN COMPLET DESEQUILIBRE THERMOCHIMIQUE EST REALISE A PARTIR DE LA SIMULATION DES SPECTRES MOLECULAIRES DES SYSTEMES N#2#+ (PREMIER NEGATIF) ET N#2 (SECOND POSITIF).
Collisions Entre Électrons Et Molécules
Author: Vincenzo LaportaPublisher:
ISBN:
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Languages : en
Pages : 104
Book Description
Le "fil rouge" qui a caractérisé la plupart de ma carrière scientifique a été la détermination des sections efficaces. Le calcul et la mesure d'une section efficace permettent de connaitre en détail la dynamique d'un processus et, en même temps, d'analyser les forces qui interviennent, et donc de tester une théorie physique. Ce mémoire d'HDR porte sur les travaux que j'ai mené pendant les dernières années, dédiés à la dynamique quantique moléculaire ab initio. Ces travaux sont concentrés sur les études théoriques des processus élémentaires pour les collisions réactives à impact électronique impliquant des molécules et des ions excités vibrationnellement et rotationellement, résolus sur les états moleculaires internes. En particulier, mon travail consiste dans le calcul des sections efficaces et des coefficients de vitesse correspondant à l'excitation vibrationnelle, l'attachement dissociatif électronique, la recombinaison dissociative et l'excitation dissociative. Les résultats ont été obtenus en utilisant les codes de chimie quantique ab initio MOLPRO et UK-R-Matrix, dans les approches théoriques du modèle du potentiel complexe local, l'approximation nucléaire adiabatique et la théorie du défaut quantique. Ces résultats représentent les données d'entre pour la construction des modèles cinétiques collisionnels-radiatifs pour les plasmas moléculaires froids, "hors-équilibre", où les dégrés internes des molécules, et souvent même les électrons, ne suivent pas la distribution de Maxwell-Boltzmann et il est, donc, indispensable d'étudier les propriétés thermodynamiques dans une approche dit "état-par-état". Les applications de ces modèles sont très vastes : ils vont de l'astrochimie - la modélisation du milieu interstellaire et la formation des proto-étoiles - à l'ingénierie aérospatiale - la modélisation des flux hypersoniques et de l'onde de choc qui arrivent à la rentrée des navettes aérospatiales dans les atmosphères planétaires - et à l'énergétique - la modélisation du plasma dans les réacteurs à fusion magnétique contrôlée ou les procédés de combustion assistés par les plasmas.
Étude de la composition chimique et des propriétés thermodynamiques et radiatives d'un plasma de SF6-C2F4 en condition de déséquilibre thermique
Author: Xavier BaumannPublisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 126
Book Description
Le transport du courant électrique sur de longues distances nécessite l'emploi de la haute-tension pour minimiser les pertes en énergie. Toutefois, lorsqu'un défaut survient sur le réseau, il faut pouvoir couper le courant électrique. À cette fin, on utilise des appareils spécifiques comme les disjoncteurs haute-tension qui doivent être capables de couper l'arc électrique qui se forme lors de l'ouverture des contacts électriques. Afin de concevoir et d'améliorer les disjoncteurs, les industriels recourent de plus en plus aux modélisations numériques simulant le comportant de l'arc électrique et du plasma qui le sous-tend. Toutefois, les phénomènes ayant lieu dans le plasma sont complexes et nécessitent une expertise bien spécifique, disponible dans les laboratoires de recherche publique. Cette thèse s'inscrit dans un partenariat entre l'industriel Siemens et l'équipe AEPPT du LAPLACE dans le but de créer une banque de données, nécessaire aux modélisations numériques, afin d'étudier spécifiquement la phase d'extinction de l'arc électrique. Cette banque porte sur les propriétés thermodynamiques et radiatives du plasma. Les coefficients de transport, essentiels, ont fait l'objet d'une autre thèse effectuée en parallèle de celle-ci par G. Vanhulle. Le calcul de ces propriétés est relativement bien connu si le plasma est à l'équilibre thermodynamique. Néanmoins, lors de l'extinction de l'arc, les électrons libres et les particules lourdes (molécules, atomes et ions) ne sont plus nécessairement à l'équilibre thermique et sont décrits par des températures différentes (on parle alors de plasma 2T). L'originalité de cette thèse réside dans l'extension du calcul des propriétés d'un plasma SF_6-C_2 F_4 en conditions hors équilibre thermique. Nous commençons par discuter le calcul des températures internes des espèces lourdes (température d'excitation des niveaux électroniques, vibrationnels et rotationnels) puis le calcul des fonctions de partition, indispensables pour obtenir les autres propriétés du plasma. Pour obtenir la composition chimique 2T du plasma, nous avons développé une approche fondée sur la cinétique chimique qui est basée sur un ensemble d'équations de bilan de peuplement, permettant de limiter les approximations physiques simplificatrices. Toutefois, cette approche n'est pas adaptée pour calculer une grande banque de données. Nous avons donc opté pour une méthode de calcul de la composition selon deux lois d'action de masse multi-températures. À l'aide des compositions chimiques obtenues, nous calculons ensuite les propriétés thermodynamiques et radiatives. Les propriétés thermodynamiques (densité, enthalpie et capacité thermique) sont décrites et les résultats sont discutés. Les propriétés radiatives sont plus complexes à obtenir. Nous présentons en détails les processus radiatifs et les phénomènes d'élargissement des raies atomiques permettant d'obtenir les coefficients d'émission et d'absorption du plasma. Enfin, nous discutons le transfert du rayonnement à travers le plasma et nous présentons nos résultats en utilisant la méthode du coefficient d'émission nette permettant de déterminer la divergence du flux radiatif dans les modèles magnétohydrodynamiques.
ETUDE DU TRANSFERT RADIATIF ET DE L'OPACITE D'UN PLASMA CREE PAR RAYONNEMENT X
Author: FRANCK.. GILLERONPublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 244
Book Description
CE TRAVAIL PORTE SUR LA MODELISATION ET SUR LA MESURE DES OPACITES DES PLASMAS DENSES ET CHAUDS QUE L'ON PEUT RENCONTRER EN ASTROPHYSIQUE OU DANS LES EXPERIENCES DE FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. L'ETUDE DU COEFFICIENT D'OPACITE PERMET DE MIEUX COMPRENDRE LES PROCESSUS RADIATIFS QUI SE PRODUISENT DANS UN PLASMA, LE MECANISME DE LA CONVERSION X, ET LE TRANSFERT DE RAYONNEMENT A L'INTERIEUR DE LA CIBLE. DIFFERENTS MODELES D'OPACITE, BASES SUR L'APPROXIMATION DE L'ATOME MOYEN, ONT ETE DEVELOPPES AU LULI POUR AMELIORER LE TRAITEMENT DU TRANSFERT DE RAYONNEMENT DANS LES CODES HYDRODYNAMIQUES RADIATIFS. LE MODELE LE PLUS RUDIMENTAIRE ET LE PLUS RAPIDE REPOSE SUR L'APPROXIMATION HYDROGENOIDE ECRANTE POUR LE CALCUL DES ENERGIES DE TRANSITIONS ET DES FORCES D'OSCILLATEUR. CE MODELE A ETE AMELIORE EN RECONSTITUANT UN POTENTIEL CENTRAL DE L'ION MOYEN QUI RESPECTE LA DISTRIBUTION RADIALE DES CHARGES ECRANTEES DU MODELE HYDROGENOIDE, ET EN EFFECTUANT UN CALCUL QUANTIQUE DANS CE POTENTIEL. L'EFFET DE LA MULTIPLICITE DES CONFIGURATIONS ELECTRONIQUES SUR L'OPACITE EST INTRODUIT SOIT DE FACON EXPLICITE, SOIT PAR UNE METHODE STATISTIQUE EN ELARGISSANT LES RAIES DE TRANSITIONS ET LES FLANCS DE PHOTOIONISATION DE L'ION MOYEN. UNE METHODE CINETIQUE INEDITE A ETE DEVELOPPEE POUR EVALUER LES CORRELATIONS ENTRE LES ELECTRONS DANS UN PLASMA HORS-EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE. UNE MESURE DE L'OPACITE D'UN ECHANTILLON DE BORE A TEMPERATURE MODEREE (20 EV) A ETE EFFECTUEE DANS DES CONDITIONS PROCHES DE L'EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE LOCAL. CES CONDITIONS ONT ETE OBTENUES EN CHAUFFANT LA CIBLE PAR L'EMISSION DE CORPS NOIR D'UNE CAVITE IRRADIEE PAR RAYONNEMENT X, ET EN DISPOSANT LA FEUILLE D'ECHANTILLON ENTRE DEUX FEUILLES DE CARBONE POUR ATTENUER LES GRADIENTS DE TEMPERATURE ET DE DENSITE. L'ACCORD REMARQUABLE ENTRE LES MESURES ET LES SIMULATIONS AB-INITIO DE LA TRANSMISSION DE LA CIBLE MONTRE LA QUALITE DES OPACITES UTILISEES DANS LE CODE HYDRODYNAMIQUE RADIATIF.
Physique des plasmas froids
Author: Bernard HeldPublisher: Elsevier Masson
ISBN:
Category : Low temperature plasmas
Languages : fr
Pages : 228
Book Description
La physique des plasmas est née de l'étude des décharges dans les gaz, durant les années 1920. Depuis, cette discipline s'est considérablement développée en raison de son intérêt scientifique et industriel. A l'équilibre thermodynamique, le plasma est considéré comme le quatrième état de la matière. Il n'apparaît dans ces conditions qu'à des températures supérieures à plusieurs dizaines de milliers de degrés et domine ainsi dans la majeure partie de l'Univers : du cœur des étoiles au centre gazeux des galaxies. Sur le plan industriel, l'étude des plasmas concourt à la mise au point de nouvelles techniques de production d'électricité (fusion thermonucléaire contrôlée) et de la matière (soudure, découpe, projection). Les gaz faiblement ionisés, auxquels est consacré cet ouvrage, sont mis en œuvre dans la réalisation de matériaux nouveaux, le traitement des surfaces, la dépollution, la génération d'ozone... Ce cours présente les mécanismes fondamentaux qui régissent les gaz ionisés, en synthétisant leurs divers aspects - statistique, quantique, cinétique, rayonnement... L'analyse microscopique du plasma conduit à la classification de ses processus élémentaires. Elle met en évidence les mécanismes individuels qui rendent compte de son comportement macroscopique. La transition du microscopique au macroscopique est assurée par la description des phénomènes de transport. Ces éléments théoriques permettent de comprendre les applications expérimentales et industrielles, en particulier des plasmas cinétiques classiques. Les étudiants de fin de 2e cycle et 3e cycle aborderont dans cet ouvrage la physique des plasmas d'un point de vue à la fois fondamental et appliqué. Les chercheurs et les ingénieurs en physique atomique et en sciences des matériaux y trouveront des rappels utiles à leurs recherches.