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Conference papers

Etude de la Vaporisation d'une Interface liquide en interaction avec un Plasma créé par un Arc Electrique

Résumé : L’éclatement d’un arc électrique dans un milieu liquide est utilisé dans certaines applications comme la stérilisation du liquide par rayonnement UV, la fracturation de roches par onde de choc, les disjoncteurs à bain d’huile ou le formage de pièces mécaniques. Ainsi, décrire la physique de l’arc dans un liquide et en particulier son interaction avec une interface liquide est un enjeu important pour mieux caractériser ce type de configuration. Pour étudier ce type de milieu, l’équipe Arc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques du LAPLACE a développé un réacteur pilote constitué de deux électrodes pointes séparées de 3 mm et rempli de 30l d’eau [1]. Des études expérimentales utilisant une demi-onde de courant sinusoïdal de 10ms avec une amplitude de 1kA ont été menées. Pendant ce phénomène, se forme une bulle d’un rayon de quelques centimètres. Le processus entier se fait en 3 étapes : Formation de la bulle, expansions de la bulle, et l’effondrement. Pendant la formation de la bulle, l’arc électrique chauffe le milieu à des températures élevées d’environ 15000 - 20000 K ce que vaporise le liquide. Les gradients de quantités physiques qui se forment dans la bulle sont très importants ce qui rend la simulation numérique du phénomène assez complexe. Un premier modèle développé à l’aide du logiciel Fluent a donné des résultats intéressants mais une modélisation plus poussée notamment à l’interface plasma/liquide est nécessaire pour mieux capturer le changement de phase et les ondes de chocs créées par la bulle. Ainsi, le but de cette étude est de modéliser de manière plus complète les interactions du plasma et la partie diphasique. Pour ces nouvelles études numériques, nous avons fait le choix d’utiliser un code en FORTRAN développé à l’IFMT (Institut de mécanique de fluides de Toulouse) dans le cadre du projet DIVA Dynamique d’Interface pour la Vaporisation et l’Atomisation [2]. Ce code diphasique utilise pour l’instant une méthode non compressible et une adaptation est nécessaire pour l’utiliser en compressible avec une écriture particulière de l’équation de l’énergie et de l’équation d’état. Par ailleurs, le code DIVA n’est pas encore adapté pour traiter la formation de la bulle avec un arc électrique et nous sommes confrontés à un certain nombre de difficultés. Tout l’enjeu de cette étude est donc d’étendre le code DIVA pour permettre la description de ces conditions particulières. Dans ce papier, le contexte de l’étude sera rappelé et des premiers résultats sur un maillage régulier axisymétrique seront présentés.
Document type :
Conference papers
Complete list of metadata

https://hal-cnrs.archives-ouvertes.fr/hal-03286989
Contributor : Jean-Jacques Gonzalez <>
Submitted on : Thursday, July 22, 2021 - 3:19:03 PM
Last modification on : Thursday, September 16, 2021 - 2:58:36 PM

Identifiers

  • HAL Id : hal-03286989, version 1

Collections

Citation

Sergiu Coseru, Sébastien Tanguy, Jean Jacques Gonzalez, Pierre Freton. Etude de la Vaporisation d'une Interface liquide en interaction avec un Plasma créé par un Arc Electrique. CAE XV 15ème Colloque sur les Arcs Electriques, Jun 2021, Rouen, France. ⟨hal-03286989⟩

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