Projet ANR-12-BS09-0019 – REMOVAL : Modélisation et validation expérimentale des réacteurs corona utilisés pour la dépollution des gaz
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'Ingénierie, Matériaux, Procédés, Energie (Blanc SIMI 9) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur olivier EICHWALD (Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie)
Partenaires : CentraleSupélec; Groupe de Recherches sur l'Énergétique des Milieux Ionises; Laboratoire Plasma et Conversion d'Énergie
Montant : 489743.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : L’objectif principal du projet « Plasma ReMoVal » est la mise au point et la validation expérimentale d’un logiciel 3Dxyz de simulation des réacteurs corona plasmas froids hors équilibre à la pression atmosphérique (PA) utilisés pour la dépollution des effluents gazeux. Le logiciel permettra d’orienter le design de ces réacteurs dans le but d’augmenter leur efficacité au meilleur coût et fournira des informations indispensables au couplage plasma/catalyse dans la mesure où le mélange gazeux présent au contact des sites catalytiques pourra être identifié et où la production d’espèces adaptées aux réactions hétérogènes pourra être maximisée. La phase de décharge arborescente est modélisée en 3Dxyz jusqu’à la centaine de nanosecondes grâce à l’utilisation des techniques de calcul massivement parallèle. Le modèle de la décharge intègre le couplage des modèles électro-hydrodynamique, chimique et de dynamique du gaz. Les effets des transferts de quantité de mouvement espèces chargées-neutres ainsi que la relaxation des états vibrationnels en énergie thermique sont pris en compte. Les cartographies des termes sources de densité de radicaux, de transfert de quantité de mouvement et thermique obtenues par le modèle de la phase de décharge, servent de données locales d’entrée dans un logiciel 3D commercial (FLUENT) d’écoulement réactif activé par décharges coronne. La mise au point et la validation du logiciel se fait sur des réacteurs témoins (mono pointe et multi pointes plan) remplis d’air humide (N2, O2, H2O) à la température ambiante et à la pression de vapeur saturante. Ces réacteurs témoins sont alimentés sous tension impulsionnelle dans le but de favoriser la synchronisation des outils de diagnostic rapides avec le déclenchement des décharges électriques. L’étude du potentiel prédictif du logiciel est faite sur des réacteurs spécifiques développés dans le cadre du projet et fonctionnant dans des conditions proches de celles rencontrées dans l’industrie. Les paramètres d’étude sont la composition et la température du gaz, la géométrie des réacteurs (type pointe-plan et fil-cylindre), le choix du polluant (C3H6 avec ou sans NO), le débit de gaz et la fréquence de répétition des décharges. Une attention particulière sera portée sur la mise en œuvre et l’utilisation d’un outil de diagnostic permettant de mesurer, par absorption d’un rayonnement large bande issu d’une source Z-pinch, les densités absolues d’espèces réactives aussi bien durant les phases de décharge et que post-décharge. Enfin, les moyens théoriques et expérimentaux sont développés pour déterminer les données de base nécessaire à la modélisation. Ces données concernent plus spécifiquement les coefficients de transport et de réaction des électrons et des ions polyatomiques (Cluster) dans les mélanges humiques ainsi que la cinétique réactionnelle des molécules majoritaires (tel que N2 par exemple) sur leurs états d’excitation vibrationnelle et métastable.