Transferts radiatifs dans les plasmas thermiques - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Radiative heat transfer in thermal plasmas

Transferts radiatifs dans les plasmas thermiques

Résumé

This work deals with the numerical description of radiative heat transfer in atmospheric pressure inductively coupled plasmas. Two types of systems were of concern during this study: low diameter, low power torches (2,5cm, 1kW) for spectrochemical analysis and power (or process) torches (4cm, 20kW) for silicium plasma purification. Modeling of radiation has to be implemented in simulations describing flow, thermal, chemistry and induction and must thus not be too heavy. To do so, two models were used. The first calculations used the Net Emission Coefficient (NEC) method, largely described in literature. The second model, called P1, is spectral and well adapted to absorbing media. It is more CPU demanding but enables one to suppress the most restrictive hypotheses made in the NEC model. A method was developed to treat the whole spectrum of a given gas with minimum number of spectral intervals, in order for the P1 model not to be too heavy. Finally those models were tested with temperature measurements carried out in the lab. Some were made on analysis torches functioning in pure argon and the others on process torches working in argon or argon-oxygen.
Cette étude porte sur la description numérique des transferts de chaleur par rayonnement dans les plasmas inductifs à pression atmosphérique. On s’est fixé deux types de systèmes comme cadre de l’étude : des torches de faible diamètre et faible puissance (2,5cm, 1kW) servant aux analyses spectrochimiques et des torches de puissance plus grandes dites « procédé » (4cm, 20kW). Ces dernières sont utilisées dans des procédés de purification de silicium par plasma. La modélisation du rayonnement doit s’inscrire dans des simulations faisant intervenir l’écoulement, la thermique, la chimie et l’induction et doit donc rester relativement légère. Pour ce faire, deux modèles ont été utilisés. Les premiers calculs utilisent la méthode du Coefficient d’Emission Nette (CEN), largement décrite dans la littérature. Le second modèle, appelé P1, est un modèle spectral et bien adapté aux milieux absorbants. Il est bien plus lourd à mettre en œuvre mais permet de lever les hypothèses les plus restrictives liées au CEN. On a développé une méthode permettant de décrire le spectre complet d’un gaz à l’aide d’un minimum de bades du spectre afin de ne pas rendre le modèle P1 trop lourd. Enfin, les modèles développés ont été testés grâce à des mesures de température menées au laboratoire par spectrométrie d’émission optique (OES), d’une part sur les torches d’analyses en argon pur et d’autre part sur une torche procédé fonctionnant en argon puis en argon-oxygène.
Fichier principal
Vignette du fichier
these_JGL_finale.pdf (4.29 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-01331296 , version 1 (29-06-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01331296 , version 1

Citer

Jean-Gaël Lacombe. Transferts radiatifs dans les plasmas thermiques. Electromagnétisme. Institut Polytechnique de Grenoble, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01331296⟩

Collections

UGA CNRS SIMAP
54 Consultations
47 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More