Modélisation aérothermodynamique d'arcs électriques à forte intensité avec prise en compte du déséquilibre thermodynamique local et du transfert thermique à la cathode

Dans le cadre du developpement des applications industrielles des arcs electriques, la modelisation numerique d'arcs electriques a forte intensite a ete entreprise; les equations d'evolution macroscopiques d'un plasma d'arc en desequilibre thermodynamique local et en desequilibre de reaction ont ete presentees. On a montre qu'elles degenerent naturellement vers la forme classique des equations de la mecanique des fluides lorsque l'equilibre thermodynamique local est verifie. Le calcul numerique dans la colonne d'arc axisymetrique est base sur l'hypothese d'equilibre thermodynamique local (ETL), et sur la loi d'Ohm, il a ete mis en oeuvre a partir d'un code bidimensionnel aux differences finies. Les conditions aux limites a la cathode sont determinees a partir d'un modele mono-dimensionnel de couche limite cathodique en desequilibre thermodynamique et desequilibre de reaction couple avec le calcul du transfert thermique dans l'electrode en tungstene. Les parametres de fonctionnement du modele se ramenent ainsi a une condition a la limite en temperature au sommet de la cathode facilement accessible par l'experimentation. Les calculs menes dans le cas d'un arc libre a forte intensite dans l'argon a pression atmospherique, avec une cathode conique en tungstene, ont montre un bon accord avec les mesures de temperature de Hsu, Etemadi et Pfender 1983. En configuration d'arc transfere, une concordance satisfaisante a ete egalement obtenue entre le calcul et les mesures de Coudert et Grimaud 1989 lorsque les conditions d'ecoulement du gaz admettent une modelisation laminaire