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1 - GÉNÉRALITÉS

2 - MÉTHODE DES OMBRES : OMBROGRAPHIE OU OMBROSCOPIE

3 - STRIOSCOPIE

4 - TECHNIQUES INTERFÉROMÉTRIQUES

5 - TECHNIQUES HOLOGRAPHIQUES

6 - MÉTHODES PARTICULIÈRES

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AF3332 v1

Méthode des ombres : ombrographie ou ombroscopie
Mécanique des fluides - Visualisation par variation d’indice

Auteur(s) : Jean-Pierre PRENEL, Paul SMIGIELSKI

Date de publication : 10 juil. 1999

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Auteur(s)

  • 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

  • Paul SMIGIELSKI : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique ESO - Attaché à la Direction Scientifique de l’institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO 3 - Professeur conventionné ENSPS à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg

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INTRODUCTION

Nous considérons dans ce chapitre des objets optiquement transparents présentant des variations d’indice de réfraction tels les écoulements aérodynamiques ou hydrodynamiques et les plasmas ou certains matériaux optiques soumis à des contraintes diverses.

De tels objets sont, du point de vue optique, des objets de phase (seulement caractérisés par des variations de chemin optique). Ils ne sont pas visibles directement en formant leur image sur un récepteur photographique, celui-ci étant uniquement sensible à la lumination (produit de l’éclairement par le temps de pose).

Pour les visualiser, il faut les transformer en objet d’amplitude, soit à l’aide de techniques strioscopiques ou interférométriques, par exemple, soit en introduisant dans le milieu (cas des écoulements) des microparticules qui diffusent la lumière.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af3332


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2. Méthode des ombres : ombrographie ou ombroscopie

En enregistrant les variations d’éclairement observées sur l’écran E (figure 1), on obtient une photographie de l’écoulement par la méthode dite des ombres (shadowgraphy ).

Si I est l’éclairement en P, I + δ I l’éclairement en P’, on a avec les hypothèses faites plus haut :

a étant la distance séparant l’écoulement de l’écran. En tenant compte de la loi de Gladstone [4], il vient :

Dans le cas d’un écoulement plan, on aurait :

On voit que cette méthode, d’un emploi simple, est bien adaptée à la visualisation de phénomènes possédant des variations rapides du gradient de masse volumique (ondes de choc, par exemple).

L’exploitation des images est, bien entendu, très complexe sinon impossible dans le cas où les différents rayons réfractés se croisent avant d’arriver sur le support photosensible.

Différents types de montages peuvent être utilisés. L’élément essentiel de ceux-ci est constitué par la source d’éclairage qui doit être suffisamment ponctuelle et d’une durée adaptée à la vitesse des écoulements étudiés. Le laser pulsé est, en l’occurrence bien adapté à l’ombrographie.

Le défaut de mise au point (nécessaire à la mise en évidence de l’écoulement) est obtenu soit par projection directe (figure ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CHENG (K.C.) -   A history of Flow Visualization : Chronology.  -  Journal or Flow Visualization and Image Processing 4-1, 1997, p. 9-27.

  • (2) - MERZKIRCH (W.) -   Flow Visualization.  -  Academic Press, 1987.

  • (3) - MACAGNO (E.) -   Leonardo da Vinci : Engineer and Scientist.  -  Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Boston 1987, p. 33-53.

  • (4) - FASSO (C.A.) -   Birth of Hydraulics during the Renaissance period.  -  Hydraulics and Hydraulic Research A historical review GARBRECHT Ed. Boston 1987, p. 55-79.

  • (5) - LEVI (E.) -   The Science of Water.  -  The Foundation of Modern Hydraulics. chap. 10 : The Hydraulics of Leonardo da Vinci ASCE Press, 1995.

  • (6) - REICHENBACH (H.) -   Contributions of Ernst Mach to Fluid Mechanics.  -  Ann. Rev. Fluid Mech. Vol. 15, 1983, p. 1-28.

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

ANNEXES

    Livres et revues

    VAN DYKE (M.) - An Album of Fluid Motions. - Parabolic Press - Standford 1982.

    NAKAYAMA (Y.) - Visualized flow. - Japan Society of Mechanical Engineers Pergamon Press 1988.

    NAKAYAMA (Y.) - Fantasy of Flow - — Visualization Society of Japan IOS Press 1993.

    NAKAYAMA (Y.) - TANIDA (Y.) - Atlas of Visualization. - Visualization Society of Japan CRC Press, Volume 1 1992, Volume 2 1996, Volume 3 1997.

    ASANUMA (T.) - Flow Visualization I (Proceedings of the First International Symposium on Flow Visualization) - Tokyo 1977 Hemisphere Publishing Corporation.

    MERZKIRCH (W.) - Flow Visualization II. - Bochum 1980 Hemisphere Publishing Corporation.

    YANG (W.J.) - Flow Visualization III. - Ann Arbor 1983 Hemisphere Publishing Corporation.

    VERET (C.) - Flow Visualization IV. - Paris 1988 Hemisphere Publishing Corporation.

    REZNICEK (R.) - Flow Visualization V. - Prague 1989 Hemisphere Publishing Corporation.

    TANIDA (Y.) - MIYASHIRO (H.) - Flow Visualization VI - . Yokohama 1992 Springer Verlag.

    COGNET (G.) - MALLET (J.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 1er Colloque National Nancy 1985 INPL.

    PRENEL (J.-P.) - PORCAR (R.) - Visualisation et Traitement d’Images. - Actes du 3e Colloque National Belfort 1988 Université de Franche-Comté.

    STANISLAS (M.) - MONNIER (J.-C.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 4e Colloque National Lille 1990 Institut de Mécanique des Fluides de Lille.

    COUTANCEAU (M.) - COUTANCEAU (J.) - Visualisation et Traitement d’Images en Mécanique des Fluides. - Actes du 5e Colloque National Poitiers 1992 Université de Poitiers.

    SMIGIELSKI (P.) - Visu 97. - Actes du 7e Colloque National Saint-Louis 1997 Teknéa Toulouse.

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