Visualisations et mesures optiques en aérodynamique

Sommaire

1. Méthodes de visualisation

1.1 Généralités

1.2 Ombroscopie

1.3 Strioscopie

1.4 Visualisation par tranche

2. Interférométrie

2.1 Principes

2.2 Interféromètre de Mach-Zender

2.3 Interféromètre de Michelson

2.4 Difficultés de mise en œuvre

2.5 Interférométrie différentielle

2.6 Holographie

2.7 Dépouillement quantitatif des interférogrammes

3. Vélocimétrie laser

3.1 Classification des techniques

3.2 Techniques à barrières optiques

3.3 Techniques globales

3.4 Vélocimétrie à effet Doppler

3.5 Vélocimétrie à franges

4. Méthodes de mesures en hypersonique

4.1 Spectrométrie d’absorption par diode laser accordable

4.2 Fluorescence par faisceau d’électrons

4.3 Fluorescence laser

5. Conclusion

Pour en savoir plus

L’étude des écoulements gazeux ou liquides est un domaine en plein développement qui concerne non seulement l’amélioration des performances des moyens de transport aériens ou navals, mais également tous les phénomènes mettant en cause un déplacement de gaz ou de liquide. C’est ainsi qu’aux applications traditionnelles, qui sont à l’origine de la mécanique des fluides (avion, fusée, navire, sous-marin...), se sont ajoutés, plus récemment, des sujets aussi variés que la climatisation des habitacles et des bâtiments, la consommation des automobiles, ou la génération de bruit par le vent ou par les conduites d’eau, le fonctionnement des turbines et des réacteurs, etc.

Ces domaines ont pu se développer grâce aux progrès de l’informatique et de la modélisation mathématique. Cependant, la nécessité d’une expérimentation précise reste toujours aussi actuelle, afin de vérifier puis d’affiner les prédictions fournies par ces modèles dans des situations de plus en plus complexes.

Parmi toutes les méthodes expérimentales, l’optique a toujours occupé une place de choix grâce à son caractère non intrusif : la traversée d’un écoulement par un faisceau lumineux n’entraîne pas de perturbation dans les conditions requises par la visualisation ou la mesure. C’est ce qui explique l’importance des techniques que nous allons décrire.

Avant d’entrer dans le détail, il faut encore préciser que les liquides et les gaz étudiés par voie optique sont transparents, de sorte que nous ne les voyons pas. Nous ne percevons leur présence ou leur comportement que par des manifestations indirectes naturelles (le bleu du ciel, les mirages, les « rayons » du soleil, etc.) ou artificielles. Toutes les techniques que nous allons décrire sont fondées sur la mise en évidence ou sur l’amplification de ces manifestations.

Pour percevoir un phénomène optique, à l’œil...