Méthodes tomographiques
Mécanique des fluides - Visualisation par diffusion de la lumière

Un traceur optimisé sur le plan mécanique, reste toutefois inutile s’il n’est pas détecté aisément grâce à la lumière qu’il diffuse.

À ce titre, le critère de taille intervient de façon antagoniste par rapport au comportement dynamique : un traceur submicronique, idéal pour suivre les changements de direction du fluide ou ses accélérations, ne diffuse pas toujours une quantité de lumière enregistrable ; seule l’analyse soignée des conditions d’éclairage et de diffusion peut permettre le choix d’un compromis. Pour des quantités de traceurs suffisamment réduites pour rester non perturbantes, seule la densité de puissance d’un éclairage laser peut permettre une observation aisément exploitable. De cette idée est né le principe d’une illumination répartie en « nappe » obtenue par étalement d’un faisceau laser au moyen d’un système optique, à l’origine constitué d’un simple barreau de verre cylindrique [16]. Un avantage déterminant des nappes de lumière a été mis en valeur simultanément : pour des écoulements tridimensionnels, en particulier non axisymétriques, tout éclairage intégrant les phénomènes lors de la propagation de la lumière ne peut donner qu’une projection bidimensionnelle sur un récepteur ; la perte d’information peut donc être élevée. À l’opposé, un éclairage tomographique donne une image d’une section de l’écoulement ; une analyse séquentielle, plan par plan, ouvre donc la voie à une reconstitution tridimensionnelle des phénomènes, notamment s’ils sont stationnaires. Cette approche présente toutefois une limitation intrinsèque : lorsque l’objectif retenu est le suivi de traceurs dans l’espace (trajectographie ou vélocimétrie par chronophotographie), le critère de haute densité de puissance se traduit, à puissance égale, par une réduction de l’épaisseur de la nappe ; la probabilité pour que les traceurs se maintiennent dans le plan de la nappe diminue donc fortement. Cette contradiction disparaît bien sûr pour des écoulements purement bidimensionnels et peut être minimisée, sous certaines conditions, pour des écoulements faiblement tridimensionnels : c’est l’une des raisons d’être de la vélocimétrie par images de particules (VIP - en anglais PIV) pour laquelle l’utilisation de lasers à...