Vélocimétrie par Images de Particules (PIV)

Objectifs

Mesure de champs de vitesse dans les fluides. Des traitements de ces données permettent la déduction de grandeurs caractéristiques et la compréhension des phénomènes mécaniques d'écoulements.

Démarche

La technique de PIV utilise principalement un laser et une caméra numérique. Elle permet de mesurer les vitesses d'un écoulement de fluide dans une zone d'étude plane (voir aussi SPIV).
L'écoulement transparent est ensemencé avec des particules, de sorte que seules les particules dans la tranche laser sont visibles. L'image de ces particules est acquise par une caméra numérique. A partir de deux prises de vue à deux instants rapprochés, le déplacement en différents points du champs observé est calculé par des méthodes de traitement d'image. Ainsi, connaissant le temps entre les deux expositions, une carte de vitesses est déduite de ces déplacements.
Cette technique permet la mesure de deux composantes de la vitesse, sous forme de champs dans le plan.

Vélocimétrie Stéréoscopique par Images de Particules (SPIV)

Objectifs

Mesure de champs de vitesse dans les fluides. Des traitements de ces données permettent la déduction de grandeurs caractéristiques et la compréhension des phénomènes mécaniques d'écoulements.

Démarche

La technique de SPIV utilise principalement un laser et deux caméras numérique. Elle permet de mesurer les 3 composantes de vitesse dans une zone d'étude plane (voir aussi PIV). Tout comme nous voyons en 3 dimensions grâce à nos 2 yeux, cette technique utilise 2 caméras avec des angles de vue différents, pour reconstruire les 3 composantes de vitesse observée. Cette reconstruction est effectuée dans le champ de vue commun aux 2 caméras, à partir des 2 composantes de vitesse de chaque caméra du système. Cette technique permet la mesure des trois composantes de la vitesse, sous forme de champs dans le plan.

Visualisation tomographique: tourbillon torique dans l'eau

Objectifs

Caractériser expérimentalement l'instabilité de tourbillons toriques en visualisant les structures de l'écoulement.
Cette étude qualitative est complétée par une étude quantitative à l'aide des techniques de PIV et SPIV.

Démarche

Le tourbillon est généré par une brève décharge de fluide dans un tube. Le fluide étant transparent, du colorant est ajouté seulement dans le tourbillon.
Un faisceau laser est étendu en plan laser à l'aide d'une lentille cylindrique. Une caméra permet l'observation des structures dans ce plan laser.
Dans l'illustration ci-dessous, 2 plans laser permettent une visualisation tomographique selon 2 vues perpendiculaires, permettant d'apprécier la progression des structures tourbillonnaires dans le temps.