Présentation
Auteur(s)
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Jean-Pierre PRENEL : Professeur à l’Université de Franche-Comté - Responsable de l’Équipe Métrologie Optique et Microtechniques de l’Institut de Génie Énergétique de Belfort
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Paul SMIGIELSKI : Docteur ès Sciences - Ingénieur ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’Institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS - Université Louis Pasteur de Strasbourg
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le point commun à toutes ces méthodes est l’existence d’un traceur dont le mouvement est observé à partir de la lumière qu’il émet ou qu’il diffuse. On peut distinguer les méthodes pariétales, dans lesquelles les traceurs sont placés sur la paroi d’une maquette, de celles où ils sont injectés au cœur du fluide. On distingue également les méthodes traditionnelles pour lesquelles l’éclairage est issu d’une source de lumière incohérente, le plus souvent blanche, et les méthodes tomographiques utilisant la lumière cohérente d’un laser. Dans tous les cas, le mouvement des traceurs est supposé représentatif de l’écoulement étudié.
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1. Problème des traceurs
Le problème des traceurs se pose sous un triple aspect.
Un traceur est un corps étranger présent dans le fluide à analyser ; il peut être parfois naturellement présent (poussières ou brouillard de condensation dans l’air, bulles dans l’eau), mais il est le plus souvent introduit artificiellement par l’expérimentateur. L’opération d’ensemencement doit donc être non perturbante si l’on veut conserver le caractère non intrusif de la visualisation. Le principe retenu doit, par conséquent, respecter impérativement des règles strictes : l’obstacle constitué par un injecteur ne doit pas introduire de phénomènes parasites ; la vitesse et la température d’injection doivent être proches de celles de l’écoulement ; le nombre de traceurs doit être limité afin de ne pas modifier les propriétés physiques du fluide.
Les traceurs étant destinés à être observés, leurs propriétés optiques doivent permettre de générer une énergie lumineuse suffisante pour enregistrer une image, le plus souvent par diffusion de la lumière d’éclairage, plus rarement par réflexion ou réfraction : on peut ainsi agir sur leur couleur, leur état de surface, leur forme, leur indice de réfraction...
Lorsqu’un traceur est entraîné par un écoulement, son inertie doit être la plus faible possible pour suivre les accélérations et sa masse volumique la plus proche possible de celle du fluide pour éviter les phénomènes de sédimentation ou de mise en flottaison. La réduction de l’inertie passe généralement par une limitation de taille, mais on peut également privilégier une faible densité, surtout dans l’air (billes de polystyrène ou même bulles gonflées). L’option « limitation de taille » présente toutefois l’inconvénient majeur d’être contradictoire avec la condition de bonne « visibilité » ; dans ce...
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