Vélocimétrie par Images de Particules (PIV)

La technique de PIV utilise principalement un laser transformé en nappe à l’aide de lentilles adéquates et une caméra numérique. Elle permet de mesurer les vitesses d'un écoulement de fluide dans une zone d'étude plane. L'écoulement transparent est ensemencé avec de fines particules qui vont parfaitement le suivre sans le perturber. Les particules se trouvant dans le plan de mesure vont ensuite être illuminées par une tranche laser. L'image de ces particules est alors acquise par une caméra numérique. A partir de deux prises de vue à deux instants rapprochés, le déplacement en différents points du champ observé est calculé par des méthodes de traitement d'image (corrélation croisée). Ainsi, connaissant le temps entre les deux expositions et le grossissement de la caméra, 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.

En ajoutant une seconde caméra avec un angle de vue différent, il est possible de reconstruire la troisième composante de la vitesse hors plan en utilisant les projections de cette dernière vues par les deux caméras dans le plan de mesure. Cette technique est nommée PIV Stéréoscopique (SPIV) et permet donc la mesure des trois composantes de la vitesse dans un plan.

Finalement, en combinant les points de vue différents de trois caméras ou plus, il est possible d’obtenir les trois composantes de vitesse dans un volume. Cette technique est appelée PIV Tomographique (TomoPIV). Pour cette technique, la nappe laser est épaissie pour générer le volume. En faisant des acquisitions des images à hautes fréquence, il est alors possible de reconstruire la trajectoire de chaque particule dans le volume. Cette dernière technique de mesure en plein développement est appelée 4DPIV ou 4DSTB (« shake the box »).

Grace à l’amélioration constante des lasers et des caméras, ces techniques de mesures permettent d’obtenir de quelques cartes de vitesse par seconde à quelques milliers de cartes par seconde.