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| Titre : | SIMULATION NUMERIQUE D’UNE DECHARGE A BARRIERE DIELECTRIQUE DANS UN MELANGE DE GAZ XENON-CHLORINE | | Type de document : | document électronique | | Auteurs : | SAGHI Belkacem, Auteur | | Année de publication : | 2017-2018 | | Accompagnement : | CD | | Langues : | Français (fre) | | Catégories : | Electrotechnique:Matériaux Electrotechniques
| | Mots-clés : | Décharge à barrière diélectrique - Modèle fluide - Molécules excimères et exciplexes - Excilampe XeCl* - Rayonnement UV-B - Puissance et Efficacité de rayoneement - Etude paramétrique.
Dielectric barrier discharge - Fluid model - Excimer molecules and exciplexes - XeCl*
Excilamp - UV-B radiation - Power and Radiation Efficiency - Parametric study. | | Résumé : | Les rayonnements ultraviolets (UV) sont des sources de lumière qui trouvent nombreuses et diverses applications toujours en plein développement. On peut citer par exemple, les procédés de décontamination de surfaces, la désinfection de l’eau et de l’air, la modification des propriétés de surfaces, le dépôt de matériaux semi-conducteurs, la synthèse photochimique fine. Nous avons choisi d'étudier un mélange xénon-chlore qui permet la formation d'exciplexe XeCl* par une décharge à barrière diélectrique dont la désexcitation radiative génère un rayonnement UV-B à 308 nm.
Pour quantifier ce rayonnement UV, nous avons tout d’abord établi un schéma collisionnel-radiatif. Ensuite, on a formulé un modèle fluide auto-cohérent 1-D décrivant le transport des particules chargées dans une décharge à barrière diélectrique.
La structure des équations de continuité du modèle fluide ont été présentée dans une vue générale par une variable dépendante Φ, semi-discrétisée par la MNL. Le système d'équations différentiel-algébrique est résout simultanément avec une méthode efficace BDF à partir du programme Ode15s de Matlab, jusqu'à une solution à l'état stationnaire.
Grâce à une plateforme expérimentale développée au laboratoire de l’université Tomsk State Russie, nous avons étudié l’influence de la concentration en chlore du mélange sur le rayonnement de cette excilampe. Ainsi, Les caractéristiques d’un plasma DBD dans le mélange Xe-Cl2 avec des concentrations en chlore de 0,1, 0,5, 1 et 5% ont été explorées par le modèle fluide unidimensionnel déjà validé.
Ensuite, nous avons procédé à une simplification du schéma cinétique en réduisant le nombre d'espèces et de réactions en analysant le rapport de taux partiels au taux total PTRR à l'aide de la modélisation 0D. Quatre paramètres comprenant l’amplitude et la fréquence d’alimentation de la source, la pression du gaz, et la largeur d’espace de décharge entre les électrodes, sont variées systématiquement pour étudier leurs effets sur l’efficacité et la puissance d’émission en UV-B de la bande 308 nm, ainsi la puissance dissipée dans le plasma.
Ultraviolet radiation (UV) is a source of light that finds numerous and diverse applications
still in full development. Examples include surface decontamination processes,
disinfection of water and air, modification of surface properties, deposition of
semiconductor materials, and fine photochemical synthesis. We chose to study a xenonchlorine
mixture which allows the formation of XeCl*
exciplexes by a dielectric barrier
discharge whose radiative de-excitation generates UV-B radiation at 308 nm.
To quantify this UV-B radiation, we first established a collision-radiative scheme. Next, a
1-D self-coherent fluid model was formulated describing the transport of charged particles
in a dielectric barrier discharge. The structure of the continuity equations of the fluid
model has been presented in a general view by a dependent variable Φ, semi-discretized
by the lines method, MOL. The system of differential-algebraic equations is solved
simultaneously with an efficient BDF method from Matlab's Ode15s program, to a steadystate
solution.
Using an experimental platform developed at the Tomsk State laboratory, Russia. We
studied the influence of the chlorine concentration of the mixture on the radiation of this
excilamp. Thus, the characteristics of a DBD plasma in the Xe-Cl2 mixture with chlorine
concentrations of 0.1, 0.5, 1 and 5% were explored by the one-dimensional fluid model
already validated.
We then proceeded to a simplification of the kinetic scheme by reducing the number of
species and reactions by analyzing the ratio of partial rates to the total rate PTRR using
OD modeling. Four parameters, including source amplitude and frequency, gas pressure,
and discharge gap width between electrodes, are systematically varied to study their
effects on the efficiency and emission power in UV-B of the band 308 nm, thus the power
dissipated in the plasma.
| | Directeur de thèse : | RAHMANI Bouabdellah |
SIMULATION NUMERIQUE D’UNE DECHARGE A BARRIERE DIELECTRIQUE DANS UN MELANGE DE GAZ XENON-CHLORINE [document électronique] / SAGHI Belkacem, Auteur . - 2017-2018 . - + CD. Langues : Français ( fre) | Catégories : | Electrotechnique:Matériaux Electrotechniques
| | Mots-clés : | Décharge à barrière diélectrique - Modèle fluide - Molécules excimères et exciplexes - Excilampe XeCl* - Rayonnement UV-B - Puissance et Efficacité de rayoneement - Etude paramétrique.
Dielectric barrier discharge - Fluid model - Excimer molecules and exciplexes - XeCl*
Excilamp - UV-B radiation - Power and Radiation Efficiency - Parametric study. | | Résumé : | Les rayonnements ultraviolets (UV) sont des sources de lumière qui trouvent nombreuses et diverses applications toujours en plein développement. On peut citer par exemple, les procédés de décontamination de surfaces, la désinfection de l’eau et de l’air, la modification des propriétés de surfaces, le dépôt de matériaux semi-conducteurs, la synthèse photochimique fine. Nous avons choisi d'étudier un mélange xénon-chlore qui permet la formation d'exciplexe XeCl* par une décharge à barrière diélectrique dont la désexcitation radiative génère un rayonnement UV-B à 308 nm.
Pour quantifier ce rayonnement UV, nous avons tout d’abord établi un schéma collisionnel-radiatif. Ensuite, on a formulé un modèle fluide auto-cohérent 1-D décrivant le transport des particules chargées dans une décharge à barrière diélectrique.
La structure des équations de continuité du modèle fluide ont été présentée dans une vue générale par une variable dépendante Φ, semi-discrétisée par la MNL. Le système d'équations différentiel-algébrique est résout simultanément avec une méthode efficace BDF à partir du programme Ode15s de Matlab, jusqu'à une solution à l'état stationnaire.
Grâce à une plateforme expérimentale développée au laboratoire de l’université Tomsk State Russie, nous avons étudié l’influence de la concentration en chlore du mélange sur le rayonnement de cette excilampe. Ainsi, Les caractéristiques d’un plasma DBD dans le mélange Xe-Cl2 avec des concentrations en chlore de 0,1, 0,5, 1 et 5% ont été explorées par le modèle fluide unidimensionnel déjà validé.
Ensuite, nous avons procédé à une simplification du schéma cinétique en réduisant le nombre d'espèces et de réactions en analysant le rapport de taux partiels au taux total PTRR à l'aide de la modélisation 0D. Quatre paramètres comprenant l’amplitude et la fréquence d’alimentation de la source, la pression du gaz, et la largeur d’espace de décharge entre les électrodes, sont variées systématiquement pour étudier leurs effets sur l’efficacité et la puissance d’émission en UV-B de la bande 308 nm, ainsi la puissance dissipée dans le plasma.
Ultraviolet radiation (UV) is a source of light that finds numerous and diverse applications
still in full development. Examples include surface decontamination processes,
disinfection of water and air, modification of surface properties, deposition of
semiconductor materials, and fine photochemical synthesis. We chose to study a xenonchlorine
mixture which allows the formation of XeCl*
exciplexes by a dielectric barrier
discharge whose radiative de-excitation generates UV-B radiation at 308 nm.
To quantify this UV-B radiation, we first established a collision-radiative scheme. Next, a
1-D self-coherent fluid model was formulated describing the transport of charged particles
in a dielectric barrier discharge. The structure of the continuity equations of the fluid
model has been presented in a general view by a dependent variable Φ, semi-discretized
by the lines method, MOL. The system of differential-algebraic equations is solved
simultaneously with an efficient BDF method from Matlab's Ode15s program, to a steadystate
solution.
Using an experimental platform developed at the Tomsk State laboratory, Russia. We
studied the influence of the chlorine concentration of the mixture on the radiation of this
excilamp. Thus, the characteristics of a DBD plasma in the Xe-Cl2 mixture with chlorine
concentrations of 0.1, 0.5, 1 and 5% were explored by the one-dimensional fluid model
already validated.
We then proceeded to a simplification of the kinetic scheme by reducing the number of
species and reactions by analyzing the ratio of partial rates to the total rate PTRR using
OD modeling. Four parameters, including source amplitude and frequency, gas pressure,
and discharge gap width between electrodes, are systematically varied to study their
effects on the efficiency and emission power in UV-B of the band 308 nm, thus the power
dissipated in the plasma.
| | Directeur de thèse : | RAHMANI Bouabdellah |
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