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Influences des forces électromagnétiques sur les processus électrochimiques - Application à la propulsion MHD

By Philippe MATHON

Abstract

The convective flow of an electrolyte due to an external magnetic field is a new way of investigating the properties of electrically conducting fluids. The flow is induced by the Lorentz force, which results from the interaction of the electrical current and the magnetic field. This allows investigating the physical properties of the electrolyte and its components, such as diffusion coefficients and viscosity. It is a substitute to rotating electrode experiments. The magnetic field generates the forces and controls the flow, thus it can also be used for applications of ship propulsion in sea water, which is the goal of the present study. Two approaches have been investigated. An experimental device has been built to study the effects of the magnetic field on electrolytes in several geometric configurations; and numerical simulations have been performed with the same geometries as the experiments to validate our theoretical model.Ce travail consacré à l'étude de deux systèmes électrochimiques, ferri/ferrocyanure de potassium en milieu sulfate de potassium et électrolyse de l’eau de mer, montre que sous contrôle potentiostatique, les modifications du courant d'électrolyse engendrées par un champ magnétique intense, jusqu’à 13 T, résultent de la convection qu'il engendre. Cette convection induit une transition vers la turbulence pour une valeur de champ magnétique assez élevée. Une simulation numérique de cet écoulement a été réalisée et donne des résultats concordant avec l’expérience et la théorie tant que le régime reste laminaire. L’application visée dans cette étude est la propulsion de bateaux par un propulseur MHD. L’étude théorique, expérimentale et numérique d’un modèle réduit de propulseur a permis de mieux comprendre les phénomènes qui entrent en compte et les perspectives pour la mise en oeuvre de ce type de propulseur sont très encourageantes

Topics: Electromagnetic Processing of Materials, Elaboration par Procédés Magnétiques, [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [ SPI.FLUID ] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials
Publisher: HAL CCSD
Year: 2008
OAI identifier: oai:HAL:tel-01331315v1
Provided by: Thèses en Ligne

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