Développement d'une méthode de frontières immergées pour la modélisation de décharges d'arc électrique en milieu gazeux ou liquide

Les travaux décrits dans cette thèse portent sur la simulation d’un plasma thermique dans un fluide compressible en utilisant la méthode des frontières immergées. Pour cela, nous sommes partis d’un solveur de frontières immergées déjà existant pour les fluides incompressibles que nous avons adapté vers les fluides compressibles. La physique relative au plasma d’arc a ensuite été incorporée afin de décrire une décharge électrique dans l’eau. La complexité de la description physique des régions proches des électrodes fortement en déséquilibre nous a conduit à ne pas décrire ces zones mais seulement à représenter la colonne du plasma. Les zones d’accrochage de l’arc ne sont prises en compte que par le biais de conditions aux limites. Un point sensible du solveur consiste en la description de la partie diphasique qui doit résoudre correctement les changements de phase ainsi que l’interaction de la surface diphasique avec l’acoustique. Le solveur DIVA utilisé a été validé pour des cas d’ébullition et cavitation, mais pas pour le cas des plasmas qui possèdent des températures de plusieurs milliers de Kelvin et de fortes variations des coefficients thermodynamiques et de transport. Cette étude ouvre des perspectives de modélisation des plasmas dans des liquides et leur compréhension en vue de l’utilisation des décharges électriques dans les liquides pour des applications industrielles ou environnementales.