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Thomas Charoy a soutenu sa thèse "Etude numérique du transport des électrons dans un propulseur à effet Hall"
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Thomas Charoy a soutenu sa thèse sur "Etude numérique du transport des électrons dans un propulseur à effet Hall" le mercredi 30 septembre à 14h en amphi Becquerel (Ecole Polytechnique) pour obtenir un titre de docteur de l’institut Polytechnique de Paris, spécialité physique
Thomas Charoy a mené sa thèse au LPP et était rattaché à l’Ecole Doctorale de l’institut Polytechnique de Paris.
En raison des consignes restrictives de rassemblement en vigueur, la thèse a été suivie par une grande partie du public en visio-conférence.
Résumé de la thèse :
Ces dernières années, le nombre de satellites en orbite autour de la Terre a augmenté de manière exponentielle. Grâce à leur faible consommation en carburant, de plus en plus de propulseurs électriques sont utilisés à bord de ces satellites, notamment le propulseur à effet Hall qui est l’un des plus efficaces. De la diversité des applications découle le besoin d’avoir des propulseurs de taille et puissance variables. Cependant, la physique des propulseurs à effet Hall est encore méconnue et les nouveaux designs se font de manière empirique, avec un dévelopemment long et coûteux, pour un résultat final limité. Pour pallier ce problème, des codes de simulation peuvent être utilisés mais une meilleure compréhension des phénomènes clés est alors nécessaire, plus particulièrement du transport anormal des électrons qui doit être pris en compte de manière auto-consistante pour pouvoir capturer totalement le comportement de la décharge. Ce transport étant relié à l’instabilité azimuthale de dérive électronique, un code 2D particulaire existant a été amélioré pour pouvoir simuler cette direction azimuthale mais aussi la direction axiale. Avant d’analyser le comportement de la décharge, ce code a été vérifié sur un cas de benchmark, avec 6 autres codes particulaires développés par différents groupes de recherches internationaux. Ce cas simplifié a été ensuite utilisé pour vérifier de manière intensive un dévelopemment analytique pour estimer la force de friction électron-ion, qui est le témoin de la contribution des instabilités azimuthales sur le transport anormal. Puis, la dynamique des neutres a été rajoutée pour capturer de manière auto-consistante le comportement de la décharge. Une technique artificielle de loi d’échelle a été adoptée, avec une augmentation de la permittivité du vide, pour alléger les contraintes de stabilité du code particulaire et accélérer les simulations. Grâce à une parallélisation du code efficace, ce facteur artificiel a été réduit de manière significative, se rapprochant ainsi d’un cas proche de la réalité. La force de friction électron-ion a été observée comme étant celle qui contribuait le plus au transport anormal durant les oscillation basse-fréquence du mode de respiration. Pour finir, l’interaction complexe entre le mode de respiration, l’instabilité de transit des ions et l’instabilité de dérive électronique a aussi été étudiée, avec la formation de structures azimuthales à grande longueur d’onde, associées à un plus grand transport anormal.
Jury :
Mme Anne BOURDON (LPP) Directrice de thèse
M. Pascal CHABERT (LPP) Co-directeur de thèse
M. Eduardo AHEDO ( University Carlos III of Madrid) Rapporteur
M. Francesco TACCOGNA (IMIP/CNR) Rapporteur
M. Jean-Pierre BOEUF (Université Paul Sabatier, INPT) Président du jury
M. Nicolas PLIHON (ENS Lyon) Examinateur
M. Andrei SMOLYAKOV ( Université de Saskatchewan) Examinateur
M. Olivier DUCHEMIN (Safran Aircraft Engines) Invité
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