Plasmas pour le contrôle d’écoulements à haute vitesse

Auteurs: 

R. Joussot, S. Coumar, V. Lago (ICARE, CNRS, Orléans)

L'objectif de cet article est de présenter les activités expérimentales de recherche portant sur l'utilisation de plasmas pour des applications de contrôle d'écoulements à haute vitesse. Ces recherches sont conduites au sein de l'Institut de Combustion Aérothermique Réactivité et Environnement (ICARE), unité propre de recherche du CNRS (UPR 3021) située à Orléans. Différentes souffleries, regroupées au sein de la plateforme expérimentale FAST (Facilities for Aerothermodynamics & Supersonic Technologies), ont été utilisées pour reproduire les écoulements supersoniques et hypersoniques, de nature continue ou raréfiée, qui sont rencontrés lors des différentes phases d'une rentrée atmosphérique (terrestre ou non). La possibilité de contrôler des écoulements à haute vitesse par des dispositifs utilisant certaines propriétés des plasmas peut, en effet, apparaître comme une solution alternative ou complémentaire aux dispositifs utilisés actuellement. Dans cette optique, une part importante de nos travaux a pour but de déterminer quels sont les couplages qui existent entre les propriétés du plasma (ionisation, déséquilibre thermique, ...) et celles de l'écoulement de fluide que l'on modifie (viscosité, coefficient isentropique, ...). Cet article, divisé en deux parties distinctes, donne un aperçu des principaux résultats des recherches qui sont menées dans ce sens. La première partie concerne l'utilisation d'actionneurs plasmas (de type EHD) pour modifier la forme de chocs autour de géométries placées dans un écoulement supersonique raréfié à Mach 2. Le plasma, créé par une décharge luminescente continue, permet d'augmenter l'angle d'un choc oblique dans le cas d'une plaque plane, et d'augmenter la distance choc-objet dans le cas d'un cylindre circulaire. La différenciation des effets thermiques et des effets purement plasma est notamment présentée. La seconde partie est dédiée à l'étude de la modification par actionneurs MHD d'un écoulement de plasma à vitesse hypersonique autour de différentes géométries. Les effets du champ magnétique sur l'écoulement de plasma autour des géométries sont présentés, notamment la modification des différentes températures et le changement des propriétés électroniques du plasma.

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