Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


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Techniques de visualisation


Utilisation de traceurs

  • sur une surface

La méthode des brins de laine (tufts en anglais) est probablement la façon la plus simple de visualiser l’écoulement sur une surface.

Caractérisation du bruit de décrochage dynamique en soufflerie (film LMFA)

La technique du film d’huile est utilisée pour visualiser la topologie de l’écoulement sur une paroi. La visualisation pariétale suivante montre le décollement massif d’une couche limite turbulente sur une plaque plane.

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Bulle de décollement turbulente (photo ETS)
  • dans l’écoulement

La tomographie permet l’observation d’un écoulement en visualisant des coupes de celui-ci. Pour cela, on éclaire une tranche de cet écoulement avec une nappe laser préalablement ensemencé par de fines particules. Les particules contenues dans cette fine section diffusent la lumière du laser suivant les lois de Lorenz-Mie. L’image des particules ainsi éclairées est enregistrée à l’aide d’une caméra ou d’un appareil photographique.

Injection de fumée dans une soufflerie

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Enroulement tourbillonnaire dans une cavité (photo LMFA)
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Tourbillons en aval d’une aile delta (photo VKI)
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Visualisation de l’évolution d’un panache de pollution (photo LMFA)

Bulles d’air dans un tunnel hydrodynamique

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Visualisation par bulles autour d’une maquette d’avion (photo ONERA)

Traceurs colorés dans un tunnel hydrodynamique

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Emissions colorées au bord d’attaque d’une aile delta (photo ONERA)

Méthodes optiques

Les méthodes optiques reposent sur le changement d’indice de réfraction d’un gaz lorsque sa masse volumique change. Un écoulement à masse volumique variable peut donc être vu comme un champ d’indices de réfraction. La mesure de l’indice permet de remonter à la masse volumique.

  • [fr]Ombroscopie (Shadowgraph)[en]Shadowgraph

L’ombroscopie (shadowgraph technique) est la façon la plus simple d’observer les inhomogénéités de masse volumique. C’est une technique non-intrusive de visualisation d’écoulement qui consiste à placer le fluide perturbé à étudier entre une source lumineuse quasi-ponctuelle et un capteur réceptionnant la lumière.

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Montage optique Ombroscopie

Elle met en évidence la dérivée d’ordre 2 de l’indice de réfraction, qui est proportionnelle aux variations de la masse volumique (ou de la densité), donc de température ou de pression.

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Visualisation d’une cellule de choc par ombroscopie (photo LMFA)
  • Strioscopie (Schlieren)

La strioscopie (schlieren technique) est mise en place à l’aide d’une source lumineuse, de deux lentilles ou miroirs et d’un couteau. C’est une technique très proche de l’ombroscopie mais la lumière non déviée par le gradient d’indice de l’écoulement est supprimée grâce à un couteau.

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Montage optique Strioscopie

Elle met en évidence la dérivée d’ordre 1 de l’indice de réfraction, elle-même en liaison à des variations de masse volumique (ou de densité), donc de température ou de pression. La strioscopie offre une grande dynamique des niveaux de gris de l’image. Le positionnement vertical ou horizontal du couteau permet également de choisir la direction des variations à observer.

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Image strioscopique instantanée et moyenne d’un jet (photo LMFA)
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Visualisation par strioscopie d’un écoulements compressibles libres (film LMFA)
  • Interférométrie

Interféromètre de Mach-Zehnder