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Un plasma induit par laser (PIL) se forme dans un milieu condensé lorsqu’une impulsion laser y est focalisée selon une irradiance dépassant une valeur seuil [1]. Les caractéristiques spectroscopiques de ce plasma peuvent être mises à contribution pour déterminer la composition multi-élémentaire du milieu [2]. La méthode résultante est la LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) [3] à la validation de laquelle l’équipe Plasmas travaille depuis de nombreuses années. Cette méthode est fondamentalement basée sur l’atteinte de l’Equilibre Thermodynamique Local (ETL). Rien ne garantit que l’ETL soit réalisé. En effet, l’interaction laser-matière entraîne l’ablation hypersonique d’une petite quantité de matière à haute température et haute pression, dont la détente conduit à la formation d’une forte onde de choc dans le gaz ambiant [4]. L’ionisation de la matière ablatée et de la couche de choc peuvent être importantes. Cependant la densité en électrons décroît très vite en raison des transferts au gaz ambiant résultant de l’expansion de l’onde de choc. Leur fréquence de collision s’effondre, ce qui rompt le couplage collisionnel et éloigne le milieu de l’ETL [5]. La méthode de diagnostic est alors inopérante. Jusquelà, aucun travail de simulation n’a été réalisé couplant propagation de l’onde de choc et déséquilibre thermochimique (plasma hors-équilibre) dans la géométrie concernée. Les travaux proposés se placent dans ce contexte. La simulation LES de ce phénomène est donc tout indiquée afin de comprendre les mécanismes aérodynamiques et thermochimiques qui entrent en jeu. Un solveur dédié aux écoulements compressibles (ECS) a été développé afin d’être utilisé dans le code de CFD YALES2 [6,7]. Des calculs liés à la validation de ce solveur sont une bonne opportunité pour un(e) étudiant(e) pour prendre en main le code YALES2, comprendre son architecture et se familiariser avec la physique des écoulements compressibles et la propagation d’ondes de choc. En parallèle, l’étudiant(e) devra se former à la physique des milieux déséquilibrés que sont les PIL. De cette formation, des schémas cinétiques réalistes seront développés et implémentés dans le réacteur chimique 0-D plasma (PRS) du code YALES2. Enfin une intégration des schémas cinétique dans un écoulement compressible pour la simulation de propagation d’ondes de choc en déséquilibre thermochimique (plasma hors-équilibre) pourra être envisagée selon le degré d’implication et la capacité d’adaptation de l’étudiant(e). [1] V. Morel, « Dynamique de la création d’un plasma d’aluminium induit par laser : élaboration et validation d’un modèle collisionnel-radiatif » (2011) Thèse de doctorat de l’Université de Rouen [2] A. Favre, « Étude de la dynamique de plasmas induits par laser sur matrices métalliques complexes : Vers la quantification de l’hydrogène et de ses isotopes » (2022) Thèse de doctorat de l’Université de Rouen [3] R. Noll, « Laser-Induced Breakdown Spectroscopy » 2012, Springer[4] V. Morel et al., « State-to-state modeling of ultrashort laser-induced plasmas » Spectrochim. Acta Part B 127 (2017) 7-19 http://dx.doi.org/10.1016/j.sab.2016.11.002 [5] V. Morel et al., « Dynamics of a femtosecond/picosecond laser-induced aluminum plasma out of thermodynamic equilibrium in a nitrogen background gas » Spectrochim. Acta Part B 103-104 (2015) 112-123 http://dx.doi.org/10.1016/j.sab.2014.11.014 [6] Moureau, V., P. Domingo, and L. Vervisch (2011). Design of a massively parallel cfd code for complex geometries. Comptes Rendus Mécanique C. R. Mecanique 339, 141–148. (p. 41, 50, 54, 89, 107, 147) [7] “YALES2 gallery,” https://www.coria-cfd.fr/index.php/YALES2_Gallery.