Titre : Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. Séries A et B, Sciences mathématiques et Sciences physiques
Auteur : Académie des sciences (France). Auteur du texte
Éditeur : Gauthier-Villars (Paris)
Date d'édition : 1967-03-01
Notice du catalogue : http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb34416987n
Type : texte texte
Type : publication en série imprimée publication en série imprimée
Langue : français
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Description : 01 mars 1967 01 mars 1967
Description : 1967/03/01 (SERA,T264,PART2)-1967/04/30. 1967/03/01 (SERA,T264,PART2)-1967/04/30.
Droits : Consultable en ligne
Identifiant : ark:/12148/bpt6k6431380c
Source : Archives de l'Académie des sciences
Conservation numérique : Bibliothèque nationale de France
Date de mise en ligne : 26/11/2012
776 — Série A C. R. Acad. Se. Paris, t. 264 (24 avril 1967).
DYNAMIQUE DES FLUIDES IONISÉS. — Ionisation par induction haute
fréquence d'écoulements supersoniques et variation des propriétés dyna-
miques de ceux-ci. Note (*) de M. PIERRE DUIOUSSEAU, présentée par
M. René Lucas.
Les diverses possibilités offertes par l'induction haute fréquence pour produire
l'ionisation d'un écoulement supersonique sont discutées. On s'est attaché à l'évo-
lution dynamique de l'écoulement ionisé en aval du col d'une tuyère supersonique.
On montre que l'évolution du nombre de Mach et de la température génératrice
« correspondante » dépend essentiellement du fluide considéré et des réactions pro-
duites en son sein par l'induction : excitation, dissociation, ionisation, réactions
chimiques.
PRINCIPE ET DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL. - Il est possible d'adapter les
techniques de génération de plasma par « torche à plasma » (1) pour
produire et étudier l'ionisation d'un courant supersonique.
Des courants H. F. sont induits dans le fluide en mouvement, de résis-
tivité non nulle, par l'intermédiaire de quelques spires. L'élévation de
température entraîne à puissance inductive, pression, débit convenables,
l'ionisation thermique du gaz, précédée de sa dissociation s'il est poly-
atomique.
Les essais ont été effectués en soufflerie à rafales (Mach 4, écoulement
de 3o s après amorçage, fréquence d'induction de 4 MHz). Le fluide
essentiellement étudié a été l'argon. D'autres essais ont été réalisés avec
l'azote et l'air.
MODES POSSIBLES D'IONISATION H. F. — Nos essais ont montré qu'il
était possible :
a. de créer l'ionisation en amont du col de la tuyère, au niveau de la
chambre de tranquillisation. Des températures génératrices de l'ordre de
plusieurs milliers de degrés sont ainsi possibles. Le nombre de Mach de
la veine supersonique reste invariable. Le taux d'ionisation dans la chambre
d'expérience est par contre faible. Variable selon les conditions expéri-
mentales la densité électronique est de l'ordre de 105 à 108 électronsfcma
alors qu'au niveau de l'inducteur elle est de IOi6 électronsfcm3. Ce résultat
se justifie en admettant le caractère prépondérant des pertes par diffusion
ambipolaire et recombinaison sur les parois, notamment du col et du
convergent le précédant ;
b. de créer l'ionisation en aval du col au niveau du divergent de la
tuyère supersonique (ionisation basse pression). Les lois du déplacement
d'équilibre de la loi de Saha (3) montrent le caractère favorable d'une telle
solution en ce qui concerne les puissances inductives à mettre en jeu et
les taux d'ionisation produits.
Grâce à l'apport d'énergie important au sein du fluide, celui-ci est le
siège de phénomènes d'excitation, dissociation, ionisation, recombinaisons,
DYNAMIQUE DES FLUIDES IONISÉS. — Ionisation par induction haute
fréquence d'écoulements supersoniques et variation des propriétés dyna-
miques de ceux-ci. Note (*) de M. PIERRE DUIOUSSEAU, présentée par
M. René Lucas.
Les diverses possibilités offertes par l'induction haute fréquence pour produire
l'ionisation d'un écoulement supersonique sont discutées. On s'est attaché à l'évo-
lution dynamique de l'écoulement ionisé en aval du col d'une tuyère supersonique.
On montre que l'évolution du nombre de Mach et de la température génératrice
« correspondante » dépend essentiellement du fluide considéré et des réactions pro-
duites en son sein par l'induction : excitation, dissociation, ionisation, réactions
chimiques.
PRINCIPE ET DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL. - Il est possible d'adapter les
techniques de génération de plasma par « torche à plasma » (1) pour
produire et étudier l'ionisation d'un courant supersonique.
Des courants H. F. sont induits dans le fluide en mouvement, de résis-
tivité non nulle, par l'intermédiaire de quelques spires. L'élévation de
température entraîne à puissance inductive, pression, débit convenables,
l'ionisation thermique du gaz, précédée de sa dissociation s'il est poly-
atomique.
Les essais ont été effectués en soufflerie à rafales (Mach 4, écoulement
de 3o s après amorçage, fréquence d'induction de 4 MHz). Le fluide
essentiellement étudié a été l'argon. D'autres essais ont été réalisés avec
l'azote et l'air.
MODES POSSIBLES D'IONISATION H. F. — Nos essais ont montré qu'il
était possible :
a. de créer l'ionisation en amont du col de la tuyère, au niveau de la
chambre de tranquillisation. Des températures génératrices de l'ordre de
plusieurs milliers de degrés sont ainsi possibles. Le nombre de Mach de
la veine supersonique reste invariable. Le taux d'ionisation dans la chambre
d'expérience est par contre faible. Variable selon les conditions expéri-
mentales la densité électronique est de l'ordre de 105 à 108 électronsfcma
alors qu'au niveau de l'inducteur elle est de IOi6 électronsfcm3. Ce résultat
se justifie en admettant le caractère prépondérant des pertes par diffusion
ambipolaire et recombinaison sur les parois, notamment du col et du
convergent le précédant ;
b. de créer l'ionisation en aval du col au niveau du divergent de la
tuyère supersonique (ionisation basse pression). Les lois du déplacement
d'équilibre de la loi de Saha (3) montrent le caractère favorable d'une telle
solution en ce qui concerne les puissances inductives à mettre en jeu et
les taux d'ionisation produits.
Grâce à l'apport d'énergie important au sein du fluide, celui-ci est le
siège de phénomènes d'excitation, dissociation, ionisation, recombinaisons,
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