Orriere Thomas
Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques
frDépôt légal électroniqueConsulter le texte intégral de la thèse (format PDF)
Index
École doctorale :
UFR ou institut :
Secteur de recherche :
Section CNU :
Résumé
Français
Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques
Les plasmas froids d’air à pression atmosphérique sont très utiles pour un grand nombre d’applications grâce à leur chimie hors-équilibre et leur souplesse d’utilisation. Leur intérêt réside dans la production de certaines espèces réactives ou chargées avec un coût énergétique plus avantageux que la chimie à l’équilibre. L’objectif de cette thèse est de combiner les décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP) avec une géométrie micrométrique. Par cette combinaison, nous souhaitons palier au chauffage excessif des étincelles qui génèrent pourtant des fortes densités d’espèces. Notre étude se concentre en trois points principaux. Dans un premier temps la phase de claquage est étudiée ; c’est pendant cette étape que l’énergie est déposée et que les espèces sont produites. La combinaison des diagnostics électriques et de spectroscopie d’émission optique montrent que l’air est presque complètement dissocié et ionisé. Ensuite, nous nous intéressons à la phase de recombinaison qui conditionne la durée de vie de ces espèces. Les résultats mettent en évidence une réaction à trois corps comme mécanisme de recombinaison principal. Et enfin, le dernier point concerne le transport des espèces vers un substrat conducteur. En lui appliquant une tension, celui-ci nous permet de générer un écoulement de vent ionique provenant de la décharge. L’écoulement est étudié par vélocimétrie d’images de particules et imagerie Schlieren. Ce travail a permis de démontrer la capacité des NRP micro-plasmas dans la production contrôlée d’espèces réactives et chargées, mais aussi dans leur transport vers une surface par panache électro-aérodynamique.
Mots-clés libres : Décharges pulsées nanosecondes répétitives (NRP), étincelles, micro-plasma, vent ionique, panache, spectroscopie d'émission optique (OES), vélocimétrie d'images de particules, plasmas froids.
- Spectroscopie des plasmas
- Plasmas froids
- Électroconvection
- Plasmas (gaz ionisés) -- Confinement
- Plasmas (gaz ionisés) -- Stabilité
English
Microscale confinement of nanosecond pulsed discharges in air at atmospheric pressure and electrohydrodynamics effects
Non-thermal plasmas generated in air at atmospheric pressure have numerous potential applications due to their non-equilibrium chemistry and ease of use. Their main advantages lie in the cost-efficient production of reactive and charged species compared to that of equilibrium chemistry. The aim of this thesis is to combine nanosecond repetitively pulsed discharges (NRP) with a microscale geometry. Using this combination, we seek to reduce the excessive heat release of NRP sparks, while nonetheless reaching high densities of reactive species and electrons. This work is comprised of three main parts. Our first goal is to study the breakdown phase, in which energy is deposited and charged species are produced. We employ both electrical characterization and optical emission spectroscopy in order to show that the NRP microplasma fully ionizes and dissociates the gas. The second part consists of the study of the recombination phase, in which the produced species recombine or survive. Results show that three-body recombination can explain the electron lifetime in this phase. Finally, we study the transport of plasma chemical species from the microplasma to a DC-biased conductive plate representing a substrate. By applying a voltage to this third electrode, we drive an electro-thermal plume via an ionic wind from the microplasma to the plate. This flow is investigated mainly by particle image velocimetry as well as Schlieren imaging. This work shows the capability of NRP microplasmas to produce high densities of reactive and charged species and transport them to a surface using an electrohydrodynamic plume.
Keywords : Nanosecond repetitively pulsed discharges (NRP), sparks, micro-plasma, ionic wind, particle image velocimetry, non-thermal plasmas.
Notice
- Diplôme :
- Doctorat d'Université
- Établissement de soutenance :
- Université de Poitiers
- UFR, institut ou école :
- UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
- Laboratoire :
- Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers)
- Domaine de recherche :
- Génie électrique et énergétique
- Directeur(s) de thèse :
- Eric Moreau, David Pai
- Date de soutenance :
- 06 juin 2018
- Président du jury :
- Christophe Laux
- Rapporteurs :
- Jean-Pierre Boeuf, Svetlana Starikovskaia
- Membres du jury :
- Eric Moreau, David Pai, Nicolas Benard, Claudia Lazzaroni, Joao Santos Sousa
Menu :
-
-
À propos d'UPthèses
-
Voir aussi
Annexe :
-
Une question ?
Avec le service Ubib.fr, posez votre question par chat à un bibliothécaire dans la fenêtre ci-dessous.
Université de Poitiers - 15, rue de l'Hôtel Dieu - 86034 POITIERS Cedex - France - Tél : (33) (0)5 49 45 30 00 - Fax : (33) (0)5 49 45 30 50
these@support.univ-poitiers.fr -
Crédits et mentions légales