Doctorat 2013-2016 (Kossi Djidula Bayoda)

Décharges glissante pour le contrôle d’écoulement

Cette partie présente les différentes caractéristiques d’un nouvel actionneur plasma SL-DBD (Sliding Dielectric Barrier Discharge) développé au sein de l’axe EFD pour le contrôle d’écoulement. Ce nouvel actionneur est constitué de 3 électrodes (Figure 1-A) au lieu de 2 électrodes pour les actionneurs classiques NS-DBD (NanoSecond DBD). Il permet de générer une décharge étendant largement la région d’interface solide/plasma (extension jusqu’à 40 mm ici, voir Figure 1-C) sachant que les décharges classiques sont limitée à 20 mm (Figure 1-B).

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Figure 1 Description de l’actionneur (A) et images de la décharge NS-DBD (B) et la sliding DBD (C)

 

A- Énergie électrique consommée par la décharge

Pour générer cette décharge sliding, une tension pulsée de 15 ns de largeur d’impulsion (Figure 2-A) est appliquée à l’électrode (1) afin d’ioniser l’air tandis qu’une tension négative continue appliquée à l’électrode (3) permet d’attirer et collecter partiellement les charges de surface. Ainsi la décharge peut être étalée à la surface du diélectrique. Le bilan énergétique effectué a montré qu’une différence de potentielle de 6.5 kV/cm entre les deux électrodes est nécessaire pour passer du régime classique au régime sliding. De plus, le régime sliding permet d’augmenter l’énergie totale de 200% ou 300% par rapport à l’énergie déposée dans la décharge classique.

 

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(a) (b)
Figure 2 : forme d’onde de tension et de courant de décharge (A) et la variation de l’énergie déposée (B)

B- Topologie de l’onde de pression générée par la décharge

Ce changement de régime et l’augmentation de l’énergie se répercutent sur la topologie de l’onde de pression générée par le dépôt d’énergie local. Pour la décharge classique l’onde est constituée d’une partie hémisphérique et d’une partie plate. Cependant lorsque la sliding est générée, deux ondes hémisphériques sont générées et reliées par l’onde plate dont la longueur est associée à l’extension du plasma (Figure 3). Cette nouvelle topologie permet d’augmenter le gradient de pression générée par unité de surface permettant de densifier l’interface fluide/plasma.

Image12Figure 3 : images Schlieren montrant la topologie de l’onde de pression générée par la NS-DBD (A) et la SL-DBD (B)

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