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82 Chapitre II : Dispositifs expérimentaux et Méthodologie
complètement traitées. De plus, la vitesse des gaz étant inférieure à 100m/s, la vitesse des
particules ; même fines, peut difficilement dépasser 50m/s.
L’utilisation d’une tuyère supersonique permet de pallier à ce phénomène. En effet,
lors de l’utilisation d’une tuyère supersonique, les particules sont traitées et fondues en amont
dans la zone de pression 40 à 60 kPa et sont ensuite accélérées entre le convergent et le
divergent de la tuyère grâce à la différence de pression existant entre la torche et l’enceinte,
comme l’illustre la Figure II-11. Cette accélération du jet de plasma se traduit par l’apparition
d’ondes de chocs (ou ondes de mach) visibles à l’œil nu. Ces ondes dépendent de la nature et
du débit de gaz plasmagènes ainsi que de la puissance et de la pression dans le réacteur.
Les conditions supersoniques sont atteintes lors de l’utilisation d’une tuyère munie
d’un convergent divergent et quand la pression dans le réacteur est inférieure à la moitié de la
pression dans la torche.
Un écoulement est dit supersonique quand c >a et M >1 avec c désignant la vitesse du
fluide au point considéré et a la vitesse locale du son, c’est à dire la vitesse du son dans le
fluide à la température T et à la pression p du point étudié. M est le nombre de Mach dont la
définition est donné par (II-1)et (II-2).
Équation II-1 : nombre de Mach
(II-2)
(II-1) M = c
a
a=
et
nRΓT
M
Avec a et c en m/s, n est le nombre de moles, Γ est le coefficient isentropique que l’on
assimile généralement à γ le rapport des chaleur massique à pression et à volume constant, T
la température en K, R la constante des gaz parfaits et M la masse atomique du mélange
considéré.