Victor Lafaurie a soutenu sa thèse "Approche par plasma pulsé pour l’allumage faible ou fort d’une onde de détonation à l’aide d’un gradient d’espèces atomiques"

Le 26 mars 2025, Victor Lafaurie a soutenu sa thèse "Approche par plasma pulsé pour l'allumage faible ou fort d'une onde de détonation à l'aide d'un gradient d'espèces atomiques".

Résumé :
Cette thèse présente une étude menée sur l’allumage d’une onde de détonation avec un plasma hors-équilibre. Cette forme de combustion assistée par plasma a récemment suscité un intérêt accru avec le développement de nouvelles formes de propulsion basées sur la détonation et leur mise en œuvre dans des structures de vol réelles. Un élément clé de ces dispositifs de propulsion est l’exigence d’un allumage fiable et efficace d’une onde de détonation. Généralement, une onde de détonation est formée soit en déposant une grande quantité d’énergie (de l’ordre de Joules) dans un mélange combustible pour former directement une détonation, soit en allumant une flamme avec une faible source d’énergie qui accélère avant de transiter vers une détonation (connue sous le nom de transition déflagration à détonation, ou TDD). Ces travaux suggèrent l’utilisation d’un décharge nanoseconde afin de promouvoir TDD. À cette fin, la thèse est divisée en deux parties.
La première porte sur le développement d’un nouvel ensemble d’électrodes pour obtenir un gradient d’espèces atomiques. Un plasma pulsé nanoseconde (30 ns FWHM) dans la gamme de -6 à -22,5 kV est utilisé dans cette étude. Après avoir testé un vaste ensemble de géométries possibles, une configuration plan-plan avec une distance inter-électrode variable (28 à 50 mm sur une longueur de 80 mm) a été mise au point et caractérisée à l’aide d’une variété de diagnostics. La formation d’un gradient d’oxygène atomique le long de la cellule de décharge dans l’air à des pressions multiples dans la gamme de 100 à 150 mbar est démontrée par la fluorescence induite par two-photon absorbed laser-induced fluorescence (TALIF). Le champ électrique réduit longitudinal est mesuré par de multiples techniques telles que la spectroscopie d’émission optique, un détecteur à sonde capacitive et electric-field induced second-harmonic generation (E-FISH). Ces mesures donnent des informations sur la gamme des valeurs absolues du champ dans le plasma (100 à 200 Td) et sur les premiers stades de développement de la décharge.
La décharge est ensuite testée dans plusieurs mélanges combustibles (2 H₂ + O₂, C₂H₂ + 2.5 O₂, C₂H₄ + 4 O₂) pour une large gamme de pression (100 à 200 mbar) et d’énergie déposée (50 à 600 mJ). La longueur du DDT est enregistrée. De l’imagerie Schlieren est réalisée et montre la formation d’une onde de détonation faible ou forte. Cette étude permet donc de mieux comprendre les mécanismes par lesquels le plasma peut promouvoir la détonabilité.