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Modélisation de la propulsion par vent ionique

Description

La propulsion ionique  atmosphérique (aussi appelée Electro-HydroDynamique EHD) est un sujet qui a reçu un regain d'intérêt récent au vue des avantages qu'elle peut présenter  : propulsion électrique silencieuse, sans pièces mobiles, 'propre', distribuée, facilement contrôlable. Les premiers essais dans le domaine dans les années 1955-65 ont découragé les recherches à cause du faible rendement (de l'ordre de quelques pourcents). Néanmoins, à grande vitesse, ce rendement est connu pour augmenter jusqu'à 50%. Des recherches récentes au MIT de Boston (Masuyama & Barrett 2013) montrent que cette propulsion possède des caractéristiques comparables aux propulsions classiques, et qu'elle a véritable potentiel aérodynamique ce que des travaux récents de notre équipe ont aussi confirmé  (Monrolin et al 2017).

Dans le contexte d'une propulsion d'aéronefs électrique, elle peut présenter de gros potentiels :  forte augmentation de la puissance propulsive, diminution de l'impact carbone, couplage direct  avec une production par panneau solaires, meilleur contrôle du système propulsif, etc... Pour explorer cette voie, il faut mieux comprendre comment s'opère la création de charges électriques nécessaire au vent ionique, et comment celle-ci dépend de l'environnement aérodynamique. La création de charges électriques provient d'un plasma froid généré dans une décharge couronne. Le but de la thèse est la modélisation numérique et théorique de l'influence d'un écoulement grande vitesse sur la création de charge par une décharge couronne, et l'estimation de la propulsion EHD résultante.  

Références :

K. Masuyama, S.R.H. Barrett, I. Angelov, N. Wadefalk, J. Stenarson, On the Performance of electrohydrodynamic propulsion, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 50, 6,1480-1486, 2013.

C.K. Gilmore and S.R.H. Barrett, Electrohydrodynamic thrust density using positive corona-induced ionic winds for in-atmosphere propulsion, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471(2175):20140912--20140912, 2015.

N. Monrolin, O. Praud, F. Plouraboué, Electrohydrodynamic thrust for in-atmosphere propulsion, AIAA, 55, 12, 4296-4305, 2017.

N. Monrolin, O. Praud, F. Plouraboué, Revisiting the positive DC corona discharge theory : beyond Peek’s and Townsend’s law, 25, 063503, Phys. Plasmas, 2018.

 N. Monrolin, O. Praud, F. Plouraboué, Electrohydrodynamic ionic wind, force field and ionic mobility in a positive DC wire-to-cylinders corona discharge in air, Phys. Rev. Fluid., 3, 063701, 2018.

Profil

Master DET, Mécanique des fluides, ou mathématique appliquée, ou Ecolé d'Ingénieur de bon niveau.

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : IMFT
Directeur(rice) de thèse/recherche : Plouraboué Franck
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : franck.plouraboue@imft.fr
Responsable Cnes de l'offre : LAMBARE Hadrien

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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