Titre : | Calcul de la courbe de Paschen et la tension de claquage pour les décharges à gaz rare | Type de document : | document électronique | Auteurs : | GHALEB Fatiha, Auteur | Année de publication : | 2013 | Importance : | 171 p. | Accompagnement : | CD | Langues : | Français (fre) | Catégories : | Physique:Option Physique des Matériaux et des Plasmas
| Mots-clés : | tension de claquage, modèle analytique, modèle bidimensionnel,
coefficient d’ionisation, coefficient d’émission secondaire.
breakdown voltage, analytical model, two-dimensional model, ionization
coefficient, secondary emission coefficient | Résumé : | Le claquage électrique dans un gaz est le processus de passage de l’état quasi isolant à
un état conducteur lorsqu’un champ électrique suffisamment intense est appliqué. La valeur
de la tension associée à cette transition se nomme tension de claquage et correspond à la
première valeur de la tension et donc l’énergie optimale pour laquelle la décharge devient
autonome ou auto-entretenue. Cette étude est motivée par l’intérêt que suscitent les décharges
à gaz rare dans de nombreuses applications industrielles comme ; les lampes à excimer, les
procédés de nettoyage et de décontamination de surfaces, la désinfection et la
décontamination de l’eau et de l’air, les modifications de propriétés de surfaces ainsi que de
nombreuses applications liées à la photo-médecine et la photo-biologie.
Dans la première partie de ce travail, un modèle analytique est développé pour décrire
le claquage du gaz dans une décharge électrique. Le modèle repose sur la résolution de
l’équation d’auto-entretien et l’équation de la loi de Paschen pour les gaz rares comme
l’argon, hélium, krypton, néon, xénon, et leurs mélanges. Les résultats de cette approche
analytique permettent de calculer les courbes de Paschen dans ces gaz rares.
Ces données sont ensuite utilisées pour simuler les décharges électriques et mettre en
avant le rôle joué par la géométrie bidimensionnelle dans le modèle fluide 2D, qui est basé sur
la résolution des équations de continuité et quantité de mouvement des particules chargées
couplées à l’équation de Poisson. Ce modèle est consacré à la détermination numérique de la
tension de claquage en fonction du produit pression distance inter-électrode pour différents
gaz. En suite, nous nous sommes penchés plus particulièrement sur les cas des structures
coplanaires et matricielles dont les résultats sont qualitativement en accord avec des résultats
expérimentaux. En fin, le travail a fait l’objet aussi d’analyse de l’effet de certains paramètres
physiques (pourcentage gazeux, pression, distance inter-électrode, coefficient d’émission
secondaire…) sur la valeur de la tension de claquage.
The electrical breakdown in a gas is the process of switching from the quasi-state
insulator to a conductor status when an electric field is applied intense enough. The value of
the voltage associated with this transition is called breakdown voltage and corresponds to the
first value of the voltage and therefore the optimum energy for which the discharge becomes
self-sustaining. This study is motivated by the interest the discharges to rare gas in many
industrial applications such as; the lamps to excimer, the processes for cleaning and
decontamination of surfaces, the disinfection and decontamination of the water and the air, the
changes of properties of surfaces as well as many applications related to the photo-medicine
and the photo-biology.
In the first part of this work, an analytical model is developed to describe the
breakdown gases in an electrical discharge. The model is based on the resolution of the selfsustaining
equation and Paschen's law equation for the rare gases such as argon, helium,
krypton, neon, xenon, and their mixtures. The results of this analytical approach allow you to
calculate the curves of Paschen in these rare gases.
These data are then used to simulate the electric discharge and highlight the role
played by the two-dimensional geometry in the fluid model 2D, which is based on the
resolution of the equations of continuity and quantity of movement of charged particles
coupled to the Poisson equation, this template is devoted to the numerical determination of the
breakdown voltage as a function of the product pressure inter-electrode distance for different
gases. In a suite, we looked more particularly on the cases of the coplanar and matrix
structures which the results are qualitatively in agreement with the experimental results. In the
end, the work has also been the subject of analysis of the effect of certain physical
parameters (gases percentage, pressure, distance inter-electrode, secondary emission
coefficient…) on the value of the breakdown voltage. | Directeur de thèse : | BELASRI Ahmed |
Calcul de la courbe de Paschen et la tension de claquage pour les décharges à gaz rare [document électronique] / GHALEB Fatiha, Auteur . - 2013 . - 171 p. + CD. Langues : Français ( fre) Catégories : | Physique:Option Physique des Matériaux et des Plasmas
| Mots-clés : | tension de claquage, modèle analytique, modèle bidimensionnel,
coefficient d’ionisation, coefficient d’émission secondaire.
breakdown voltage, analytical model, two-dimensional model, ionization
coefficient, secondary emission coefficient | Résumé : | Le claquage électrique dans un gaz est le processus de passage de l’état quasi isolant à
un état conducteur lorsqu’un champ électrique suffisamment intense est appliqué. La valeur
de la tension associée à cette transition se nomme tension de claquage et correspond à la
première valeur de la tension et donc l’énergie optimale pour laquelle la décharge devient
autonome ou auto-entretenue. Cette étude est motivée par l’intérêt que suscitent les décharges
à gaz rare dans de nombreuses applications industrielles comme ; les lampes à excimer, les
procédés de nettoyage et de décontamination de surfaces, la désinfection et la
décontamination de l’eau et de l’air, les modifications de propriétés de surfaces ainsi que de
nombreuses applications liées à la photo-médecine et la photo-biologie.
Dans la première partie de ce travail, un modèle analytique est développé pour décrire
le claquage du gaz dans une décharge électrique. Le modèle repose sur la résolution de
l’équation d’auto-entretien et l’équation de la loi de Paschen pour les gaz rares comme
l’argon, hélium, krypton, néon, xénon, et leurs mélanges. Les résultats de cette approche
analytique permettent de calculer les courbes de Paschen dans ces gaz rares.
Ces données sont ensuite utilisées pour simuler les décharges électriques et mettre en
avant le rôle joué par la géométrie bidimensionnelle dans le modèle fluide 2D, qui est basé sur
la résolution des équations de continuité et quantité de mouvement des particules chargées
couplées à l’équation de Poisson. Ce modèle est consacré à la détermination numérique de la
tension de claquage en fonction du produit pression distance inter-électrode pour différents
gaz. En suite, nous nous sommes penchés plus particulièrement sur les cas des structures
coplanaires et matricielles dont les résultats sont qualitativement en accord avec des résultats
expérimentaux. En fin, le travail a fait l’objet aussi d’analyse de l’effet de certains paramètres
physiques (pourcentage gazeux, pression, distance inter-électrode, coefficient d’émission
secondaire…) sur la valeur de la tension de claquage.
The electrical breakdown in a gas is the process of switching from the quasi-state
insulator to a conductor status when an electric field is applied intense enough. The value of
the voltage associated with this transition is called breakdown voltage and corresponds to the
first value of the voltage and therefore the optimum energy for which the discharge becomes
self-sustaining. This study is motivated by the interest the discharges to rare gas in many
industrial applications such as; the lamps to excimer, the processes for cleaning and
decontamination of surfaces, the disinfection and decontamination of the water and the air, the
changes of properties of surfaces as well as many applications related to the photo-medicine
and the photo-biology.
In the first part of this work, an analytical model is developed to describe the
breakdown gases in an electrical discharge. The model is based on the resolution of the selfsustaining
equation and Paschen's law equation for the rare gases such as argon, helium,
krypton, neon, xenon, and their mixtures. The results of this analytical approach allow you to
calculate the curves of Paschen in these rare gases.
These data are then used to simulate the electric discharge and highlight the role
played by the two-dimensional geometry in the fluid model 2D, which is based on the
resolution of the equations of continuity and quantity of movement of charged particles
coupled to the Poisson equation, this template is devoted to the numerical determination of the
breakdown voltage as a function of the product pressure inter-electrode distance for different
gases. In a suite, we looked more particularly on the cases of the coplanar and matrix
structures which the results are qualitatively in agreement with the experimental results. In the
end, the work has also been the subject of analysis of the effect of certain physical
parameters (gases percentage, pressure, distance inter-electrode, secondary emission
coefficient…) on the value of the breakdown voltage. | Directeur de thèse : | BELASRI Ahmed |
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