Electrodes dissymétriques : Décharge électrique couronne et production d’ozone

Abstract

Dans ce travail, les deux décharges couronnes positive et négative ont été simulées numériquement pour déterminer les productions des espèces et leurs distributions spatiales dans l’air pour une configuration d’électrodes parallèles ‘fil-plan’, à l’état stationnaire. Le fil est soumis à une haute tension (+9 kV ou -9 kV) ; tandis que la plaque (ou plan) est mise à la terre, à une distance de 0,5 cm du fil. Une plaque additionnelle isolante est mise parallèlement à la première, à 0,5 cm au-dessus du fil, dont le but est de confiner l’écoulement du gaz. Pour les deux décharges, la vitesse d’entrée du gaz dans le réacteur est prise égale à 2,5 cm. La force électro hydrodynamique (EHD), qui est à l’origine de l’écoulement EHD (ou vent ionique) est simulée en utilisant une modèle analytique simplifié. Cette force est injectée dans les équations de Navier-Stokes pour les résoudre en utilisant les équations de continuité des particules neutres. Les taux de gain/perte des espèces neutres sont déterminés à partir d’un modèle chimique du plasma incluant les plus importantes réactions se produisant entre les électrons, les atomes et les molécules. La solution numérique de ces équations a permis de comparer les effets de la polarité du fil sur la distribution spatiale, à 2D, des particules neutres (O, N et O3)et sur leurs densités (kmol/m3 ). Les résultats de la simulation ont montré que l’effet de la turbulence au voisinage du fil couronne et plus important dans polarité négative. Par conséquent, les distributions spatiales des particules neutres sont différentes et leurs densités sont plus importantes dans la polarité négative par rapport à la polarité positive d’un facteur qui varie d’une espèce à une autre. Pour l’ozone, la distribution spatiale est similaire dans les deux polarités, mais la densité dans la polarité négative est plus grande d’un ordre de grandeur d’environ trois.