Combination of non-thermal plasma and hetergeneous catalysis for paracetamol degradation in water

International audienceMany researches for the abatement of aqueous pharmaceutical pollutants in water by Advanced Oxidation Processes (AOPs), including electrical discharge plasmas, have been performed in the last decade. In the present study, non-thermal plasma coupled to catalyst was used for the degradation of paracetamol in water. The plasma was produced in a reactor consisting in a multiple needle-to-plate DBD discharge configuration, while catalyst is a metal oxide based catalyst. In order to investigate the influence of the oxide nature, various home-made catalysts (iron or manganese-based), prepared by wet impregnating method, were tested. Comparisons of the results with or without catalyst on the paracetamol degradation and the physico-chemistry of the treated liquids were done, and they showed that the iron-based catalyst presented better results in terms of conversion and mineralization. Concretely, coupling this catalyst to non-thermal plasma, after 30 min of treatment, the paracetamol conversion is 78 % with 45 % mineralization, against 51% and 3% respectively with plasma alone. The paracetamol degradation as a function of the treatment duration was investigated with this catalyst

Banc d'essai pour la mesure d'échauffement du point de contact

Le point de contact présent dans le disjoncteur et l'interrupteur différentiel modulaires est le lieu où les lignes de courant se concentrent. Ce phénomène conduit à l'échauffement du point de contact, voire à sa fusion. Pour déterminer son échauffement et les conditions induisant une fusion, un gabarit de test a été conçu et réalisé. Nous pouvons ainsi quantifier l'influence des différents paramètres opératoires. Ce gabarit permet notamment la mesure de  la tension de contact qu'il est nécessaire de connaître pour le calcul de la température au centre de la striction à l'aide de la formule de Kohlrausch. Cette relation suppose un régime de fonctionnement statique malgré la nature  impulsionnelle du courant. Cet article décrit le banc de mesure mis au point, la justification du régime statique et les premières mesures effectuées

Contrôle d'un écoulement subsonique par utilisation de décharges surfaciques

Dans cet article, des décharges électriques ont été étudiées dans l'air ambiant, afin d'agir sur des écoulements subsoniques. Les écoulements induits par une décharge couronne continue et une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) alternative ont été mesurés avec le système PIV. On montre ainsi la topologie de l'écoulement pour ces deux configurations, avec une vitesse maximale de 3,75 m/s. Ces décharges ont été utilisées sur des profils d'ailes dans des souffleries subsoniques. Des écoulements totalement décollés ont été ré-attachés par la décharge couronne pour des nombres des Reynolds allant jusqu'à 267 000 et 15°. Un actionneur constitué d'une succession de DBD a permis de retarder la séparation de l'écoulement de 8% pour un nombre de Reynolds de 800 000

Etude, caractérisation et amélioration d'un actionneur plasma (application au contrôle de la transition d'une couche limite de Blasius)

Le contrôle actif d écoulement est une voie envisagée actuellement pour améliorer les caractéristiques aérodynamiques des véhicules aériens ou terrestres. La diminution de la traînée (force opposée au mouvement) est notamment visée, ce qui permettrait de baisser la consommation en énergie entraînant ainsi une réduction des émissions polluantes. Depuis une dizaine d années, les actionneurs plasmas sont utilisés comme dispositifs de contrôle. À Orléans, ils sont basés sur l utilisation d une décharge à barrière diélectrique créant à sa surface un plasma qui induit un écoulement de quelques km h-1 : le vent ionique. L actionneur plasma est caractérisé avec l étude des différents régimes de décharge. Celui où des arcs énergétiques apparaissent est analysé. La température de surface de l actionneur est également étudiée en fonction de plusieurs paramètres. Elle reste inférieure à 100 C, ce qui confirme que les effets des actionneurs plasmas sur un écoulement ne sont dus qu au vent ionique. Une caractérisation du vent ionique permet aussi de confirmer le lien entre le vent ionique et l extension du plasma : deux phases distinctes existent, pendant lesquelles il est créé. Le contrôle de la transition d une couche limite de Blasius est effectué sur une géométrie de type plaque plane. En fonction de la position de l actionneur ou de la puissance consommée, le recul, le déclenchement précoce ou le cas sans effet est obtenu. Le mécanisme d action est identifié et est lié à une excitation de l écoulement qui devient plus ou moins sensible aux ondes de Tollmien-Schlichting. La fréquence de fonctionnement de l actionneur apparaît comme le paramètre principal pour ce type de contrôle. Une nouvelle géométrie d actionneur est proposée et caractérisée. La décharge conserve des propriétés identiques au cas classique et le sondage du vent ionique par un moyen de mesure 3D permet de montrer le gain en vitesse et l existence de structures 3D susceptibles de contrôler plus efficacement un écoulement.Active flow control is a route currently being considered to improve aerodynamic performances of vehicles (airplanes or cars). Drag reduction (force opposite to motion) is particularly concerned and provides reduction of energy consumption of vehicles what induces low exhaust gases emissions. Plasma actuators are used as control devices since a decade. In Orléans, they are based on the use of surface dielectric barrier discharge which creates plasma on its surface and induces a flow of few km h-1 : the ionic wind. The plasma actuator is characterized with the study of different discharge regimes. One in which sparks occur is analyzed. The actuator surface temperature is also studied in function of several parameters. Surface temperature remains below 100 C what confirms effects of plasma actuators on the flow are only due to the ionic wind. Characterization of ionic wind has also confirmed the link between induced flow and plasma spread over actuator surface : two distinct phases exist where a flow is every time induced. Transition control of a Blasius boundary layer is performed on flat plate geometry. Depending on plasma actuator position or power consumption, promotion, delay or neutral case are obtained on transition location. The mechanism of action is identified and linked to an excitation of the flow that becomes more or less sensitive to Tollmien-Schlichting waves. The operating frequency also appears as the main parameter for this type of control. New actuator geometry is proposed and characterized. The discharge keeps identical properties to a classical configuration of plasma actuator. Ionic wind measurements by means of a 3D device allow us to show the gain in speed and presence of 3D structures in the induced flow topology what is more effectively to control external flows.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Etude et caractérisation de plasmas destinés au contrôle actif d'écoulements gazeux subsoniques

Le contrôle d'écoulement a pour but, par exemple, d économiser la consommation d énergie en réduisant la traînée et/ou en augmentant la portance d'un corps en mouvement. C est un défi important en aérodynamique lié aux enjeux techniques, économiques et écologiques. Par rapport aux méthodes de contrôle existantes, notamment mécaniques, l actionneur à plasma semble être une technique prometteuse grâce à l absence de partie mobile, permettant par conséquent, une action rapide. Dans ce manuscrit, l étude des actionneurs à plasma créé par une DBD surfacique est présentée en détail. Il s agit de mesures électriques, optiques et aérodynamiques des actionneurs DBD en fonction de différents paramètres et géométries. L effet de ce type d actionneur sur un écoulement extérieur a été étudié dans quelques cas concrets. Enfin, de nouveaux actionneurs potentiels sont développés et étudiés.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Etude d'une décharge à barrière diélectrique surfacique. Application au contrôle d'écoulement autour d'un profil d'aile de type NACA 0012

Dans un contexte de croissance du trafic aérien et dans le but de réduire la consommation de carburant ainsi que les émissions de polluants dans l atmosphère, l avion de demain se doit d être plus respectueux de l environnement. Dans un objectif d optimisation de ses performances aérodynamiques,d importantes activités de recherche sont menées dans le monde pour étudier de nouveaux dispositifs de contrôle actif des écoulements en temps réel. Depuis une dizaine d années, l utilisation de la décharge à barrière diélectrique surfacique comme actionneur plasma pour le contrôle d écoulements suscite un intérêt grandissant. Ce type d actionneur permet de créer un plasma non-thermique capable de générer un écoulement basse vitesse, appelé vent ionique, qui interagit avec l écoulement naturel en proche paroi pour l amener dans un état souhaité. Les études expérimentales présentées dans cette thèse portent, d une part, sur la caractérisation de l actionneur plasma sous atmosphère contrôlée pour étudier le rôle de l azote et de l oxygène sur le comportement de la décharge et d autre part, sur l évaluation des potentialités de cet actionneur à contrôler le décollement massif naissant au bord d attaque d un profil d aile placé à forte incidence. Les résultats mettent en évidence l importance du rôle joué par O2 dans l amorçage des filaments de plasma et dans la production de vent ionique. Le taux de production d ozone de l actionneur plasma a été quantifié en fonction de la puissance électrique. Les essais en soufflerie, réalisés dans le cadre du projet européen PLASMAERO, montrent l effet de la fréquence de pulsation du signal d alimentation haute tension sur la réponse de l écoulement décollé et des ses instabilités naturelles. Il est ainsi possible, pour le profil placé à des incidences au-delà de l incidence de décrochage naturel, d augmenter la portance du profil en supprimant le décollement ou en favorisant la formation de tourbillons portants à l extrados du profil.To reduce power consumption and pollutant emissions in the atmosphere due to the increase of aerial traffic jam, tomorrow s plane must be environnement-friendly. To enhance aerodynamic airfoil performance, worldwide studies have been carried out to study reel time active flow control actuators. For a decade, the interest in using a dielectric barrier discharge for flow control is increasing. Such a discharge is able to create a non thermal plasma which can induce a low velocity airflow, called ionic wind, which interacts with natural flow close to the wall to change its behavior. Experimental studies detailled in this thesis can be divided in two parts. On one hand, plasma actuator caracterization is performed at atmospherical pressure to study the influence of oxygen and nitrogen on the discharge behavior. On the other hand, abilities of the actuator to control a massive flow separation at the leading-edge of an airfoil in a deep post-stall regime are investigated. Results underlines that plasma filaments ignition and ionic wind generation is mainly governed by O2. Besides, the ozone procution rate of the dischage is measured as a function of electrical power. Wind tunnel tests, performed in the PLASMAERO project, underline that separated air flow and its instabilities can be drive by the burst frequency of the high voltage signal. For a deep post-stall regime, a lift enhancement can by obtained by reattaching the air flow or inducing lifting vortexes on the wing upper surface.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Les décharges à barrière diélectrique pour la modification d’écoulement

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Study of BSO properties dedicated to measurement of electric charge on dielectric surface

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