Profil thermique D=Xmm

La Figure 72 illustre les résultats du calcul d’initiation de la combustion réalisé avec un diamètre de tache focale de Xmm. La puissance d’initiation la plus faible atteinte est de XW avec une durée d’impulsion de 100ms. Toutes les autres puissances testées supérieures à XW et jusqu’à XW permettent l’initiation de la combustion avec une diminution d’environ 10ms du temps d’impulsion à chaque augmentation de 20W de la puissance.

Figure 72 : Essais d’initiation de la combustion à différentes puissances et différentes durées d’impulsion avec un diamètre de tache focale de Xmm.

Les essais d’initiation Figure 72 montrent qu’avec une puissance de XW et une durée d’impulsion de Xms nous obtenons un profil spatial de température sous forme d’une gaussienne d’une largeur à mi-hauteur de Xmm avec une température au centre qui est de l’ordre de 3642K. Les profils de température qui ont permis l’initiation de la

combustion, correspondent à des profils supérieurs en termes de largeur de gaussienne et en terme de température maximale que ceux obtenus à XW de puissance et Xms de durée d’impulsion. D’après les valeurs de température obtenues, on note que durant ces essais la température dépasse la température de vaporisation du métal, et qu’une phase liquide existe sur un diamètre de Xmm avant l’initiation de la combustion.

Les configurations des essais réalisés avec une taille focale de diamètre 0,4mm, sont résumés dans le tableau suivant Tableau 8

Puissance [W] Durée d’interaction [ms] Température [K] Surface chauffée >1000K [mm²] X X 3642 0,5 X X 3684 0,5 X X 3722 0,5 X X 3757 0,5 X X 3788 0,5 X X 3815 0,5 X X 3840 0,5

Tableau 7 : Paramètres nécessaire pour l’initiation de la combustion en utilisant une tâche focale de diamètre 0,4mm

4.6.2 Profil thermique D=Xmm

Les essais d’initiation de la combustion réalisés avec un diamètre de tache focale de X mm sont représentés sur la Figure 73. La puissance d’initiation la plus faible atteinte est de XW avec une durée d’impulsion de 100ms. Toutes les autres puissances testées supérieures à XW jusqu’à XW permettent l’initiation de la combustion avec une diminution d’environ 10ms de durée d’impulsion à chaque augmentation de 20W de la puissance.

Figure 73 : Essais d’initiation de la combustion à différentes puissances et différentes durées d’impulsion avec un diamètre de tache focale de Xmm.

La Figure 73 montre qu’avec une puissance de XW et une durée d’impulsion de Xms nous obtenons un profil spatial de température sous forme d’une gaussienne d’une largeur de Xmm avec une température au centre qui est de 2780K. Toutes les autres puissances qui ont permis l’initiation de la combustion, correspondent à des profils supérieurs en termes de largeur de gaussienne et en termes de température maximale que celle obtenue à XW de puissance et Xms de durée d’impulsion. Nous remarquons que plus la puissance laser augmente et la durée d’impulsion diminue, plus la largeur de la gaussienne se réduit (surface d’interaction plus petite entraine un retard dans l’initiation de la combustion) et plus la température au centre de la gaussienne augmente (favorise l’initiation de la combustion). On note que durant ces essais on atteint la phase liquide de diamètre Xmm avant l’initiation de la combustion.

On a remarqué aussi que chaque profil de température doit être obtenu dans une durée bien définie qui correspond au temps nécessaire d’interaction du laser et l’oxygène avec la surface. Les configurations numériques des essais réalisés avec un diamètre de Xmm sont résumées dans le tableau suivant Tableau 8

Puissance [W] Durée d’interaction [ms] Température [K] Surface chauffée >1000K [mm²] X X 2742 1,05 X X 2909 1,05 X X 3014 1,05 X X 3087 1,05 X X 3142 1,05 X X 3186 1,05 X X 3221 1,05 X X 3247 1,05 X X 3283 1,05 X X 3297 1,05

Tableau 8 : Paramètres nécessaires pour l’initiation de la combustion en utilisant une tâche focale de diamètre Xmm.

4.6.3 Profil thermique D=Xmm

Les essais d’initiation de la combustion réalisés avec une diamètre de tache focale de X mm sont représentés sur la Figure 74. La puissance d’initiation la plus faible est de XW avec une durée d’impulsion de 100ms. Toutes les autres puissances testées supérieures à XW et jusqu’à XW permettent l’initiation de la combustion avec une diminution d’environ Xms de durée d’impulsion à chaque augmentation de 20W de la puissance. Ce résultat est assez similaire à celui observé en utilisant une tâche focale de diamètre Xmm.

Figure 74 : Essais d’initiation de la combustion à différentes puissances et différentes durées d’impulsion avec un diamètre de tache focale de Xmm.

La Figure 74 montre qu’avec une puissance de XW et une durée d’impulsion de Xms nous obtenons un profil spatial de température sous forme d’une gaussienne d’une largeur de Xmm avec une température au centre de 2088K. Les paramètres d’initiation de la combustion sont obtenus en augmentant la puissance de 20w à partir de XW et en diminuant la durée d’impulsion de 10ms à partir de 100ms au fur et à mesure. La même observation concernant la diminution de la largeur à mi-hauteur de la gaussienne en augmentant la puissance et en diminuant la durée d’impulsion est valable aussi sur les essais réalisés en utilisant la tache focale de diamètre Xmm.

La température de surface atteinte durant la période d’initiation indique l’atteinte de la phase liquide de l’acier de diamètre de Xmm avant de rentrer dans la combustion.

L’atteinte d’un profil de température donné correspondant à l’initiation de la combustion n’est pas suffisant car il doit être toujours fourni dans un temps caractéristique associé à chaque puissance. Les configurations des essais réalisés avec une taille focale de diamètre X mm sont résumés dans le tableau suivant Tableau 9.

Puissance [W] Durée d’interaction [ms] Température [K] Surface chauffée >1000K [mm²] X X 2088 1,32 X X 2288 1,32 X X 2474 1,32 X X 2645 1,32 X X 2796 1,32 X X 2886 1,32 X X 2957 1,32 X X 2960 1,32 X X 2831 1,32

Tableau 9 : Paramètres nécessaire pour l’initiation de la combustion en utilisant une tache focale de diamètre Xmm.