Dynamique des fluides

DYNAMIQUE DES FLUIDES

En dynamique des fluides, l'imagerie à haute vitesse constitue un outil indispensable pour mesurer et visualiser le mouvement complexe des liquides, des gaz et des plasmas en mouvement. Le mouvement des liquides et des gaz est généralement appelé écoulement, un concept qui décrit le comportement des fluides et leur interaction avec leur environnement. L'écoulement peut être régulier ou instable, laminaire ou turbulent. Les flux laminaires sont plus lisses, tandis que les flux turbulents sont plus instables. L'étude de l'écoulement des liquides est appelée hydrodynamique. Bien que les liquides comprennent une variété de substances, y compris des huiles et des produits chimiques, le liquide le plus courant est l'eau. La plupart des applications de l'hydrodynamique concernent la gestion de l'écoulement de ces types de liquides.

L'écoulement des gaz, communément appelé aérostatique, présente de nombreuses similitudes avec l'écoulement des liquides, mais il est important de noter qu'il présente également quelques différences. Premièrement, le gaz est compressible, alors que les liquides sont généralement considérés comme incompressibles. Deuxièmement, l'écoulement des gaz est à peine affecté par la gravité. Le gaz le plus courant est l'air. Le vent peut faire bouger l'air autour de diverses structures, y compris les bâtiments, et il peut également être forcé à se déplacer par des ventilateurs ou des pompes.

Les caméras haute vitesse Photron ont été conçues pour répondre aux exigences des techniques d'imagerie spécialisées employées en dynamique des fluides, notamment la vélocimétrie par image de particules (PIV), la fluorescence induite par laser (LIF) et autres.

Depuis des années, l'imagerie à haute vitesse est utilisée dans les industries suivantes pour la recherche et l'analyse de la dynamique des fluides : automobile, aérospatiale, biotechnologie et médecine, propulsion marine et électronique.

Effets de la longueur de la lèvre de la tuyère sur la réduction de la résonance transsonique dans une tuyère supersonique 2D

Il est connu que la résonance transsonique a lieu dans la section divergente de la tuyère supersonique, de la même manière que la résonance acoustique longitudinal d'une section conique dont une extrémité est fermée et l'autre ouverte. Et la "section conique" est similaire à la zone de séparation entre l'onde de choc et la sortie de la tuyère dans la partie divergente de la tuyère supersonique. Le présent article décrit un travail expérimental visant à étudier la réduction de la résonance transsonique en changeant la longueur de la lèvre de la buse 2-dimensionnelle convergente-divergente. Dans cette étude, le rapport de pression de la buse a varié dans la gamme entre 1,4 et 2,2 comme conditions d'écoulement avec choc. Aet un Système optique Schlieren was utilisé pour visualiser le champ d'écoulements. En particulier,ciellement, en utilisant une caméra vidéo à haute vitesse, nous avons obtenu la position du choc à moment. Et des mesures acoustiques ont été employées pour comparer le niveau du spectre sonore de chaque cas expérimental. Il a été constaté que la résonance transsonique était réduite lorsqu'une grande zone de séparation était située sur le côté, où une lèvre de buse était attachée à la sortie de la buse en plus.de la sortie de la tuyère. Dans ce cas, l'amplitude de l'oscillation du choc et l'oscillation de la pression statique de la paroi étaient également réduites.

Méthode d'imagerie ultrarapide pour mesurer la tension superficielle et la viscosité de gouttelettes imprimées au jet d'encre en vol

Dans l'impression moderne par jet d'encre à la demande, les gouttelettes projetées contiennent un mélange de solvants, de pigments et de tensioactifs. Afin de contrôler avec précision le processus de formation des gouttelettes, leur dynamique en vol et les caractéristiques de dépôt lors de l'impact sur le substrat sous-jacent, il est essentiel de quantifier les propriétés liquides instantanées des gouttelettes tout au long du processus d'impression par jet d'encre. Une analyse de la dynamique des oscillations de forme est connue pour donner des informations directes sur les propriétés liquides locales des gouttelettes et des bulles de taille millimétrique. Nous appliquons ici cette technique pour mesurer la tension superficielle et la viscosité de gouttelettes d'encre micrométriques en vol en enregistrant les oscillations de forme des gouttelettes quelques microsecondes après le pincement de la buse. L'amplitude et la fréquence de l'oscillation amortie nous permettent de déduire la viscosité et la tension superficielle, respectivement. Grâce à cette méthode d'imagerie ultrarapide, nous étudions le rôle des tensioactifs dans les gouttelettes de jet d'encre fraîchement fabriquées en vol et nous les comparons à des techniques complémentaires de mesure dynamique de la tension de surface.

Écoulement monophasique et d'ébullition dans les microcanaux avec un flux de chaleur élevé

Un système de refroidissement pour des applications à flux de chaleur élevé est examiné en utilisant des évaporateurs à microcanaux avec de l'eau comme fluide de travail et l'ébullition comme mécanisme de transfert de chaleur. Les études expérimentales sont réalisées à l'aide de micro-évaporateurs à un seul canal, ce qui permet de mieux contrôler la mécanique de l'écoulement, contrairement à d'autres études où des canaux d'écoulement multiples et parallèles peuvent entraîner une distribution non uniforme du fluide de travail. Des visualisations d'écoulement à haute vitesse sont effectuées en conjonction avec des mesures de transfert de chaleur et de chute de pression pour soutenir les données expérimentales quantitatives. Les modèles d'écoulement associés à une gamme de conditions limites sont caractérisés et ensuite présentés sous la forme de nouvelles cartes de régime d'écoulement qui reflètent intrinsèquement les mécanismes physiques contrôlant les distributions de pression diphasique et le comportement de transfert de chaleur. Étant donné la complexité associée à la modélisation du transfert de chaleur par ébullition et l'absence d'un modèle universel qui fournit des prédictions précises sur un large spectre de conditions d'écoulement, les cartes de régime d'écoulement constituent une aide précieuse à la modélisation ciblée sur des régimes d'écoulement spécifiques. Ce travail représente une contribution nouvelle et originale à la compréhension des mécanismes d'ébullition de l'eau dans les microcanaux.

Technique de schlieren orientée vers le fond, basée sur le flux optique, pour mesurer une onde de choc sous-marine induite par laser

La technique de schlieren orientée vers le fond (BOS) avec la méthode de flux optique basée sur la physique (OF-BOS) est développée pour mesurer le champ de pression d'une onde de choc sous-marine induite par laser. Comparé à la technique BOS avec la méthode conventionnelle de corrélation croisée qui est également appliquée pour la vélocimétrie par image de particules (appelée ici PIV-BOS), en utilisant la méthode OF-BOS, le champ de déplacement généré par un petit gradient de densité dans l'eau peut être obtenu à la résolution spatiale d'un vecteur par pixel. Les champs de densité et de pression correspondants peuvent ensuite être extraits. Il est démontré en particulier que la résolution spatiale suffisamment élevée du champ de vecteurs de déplacement extrait est nécessaire dans la reconstruction tomographique pour déduire correctement le champ de pression de l'onde de choc sous-marine sphérique. La capacité de la méthode OF-BOS est évaluée de manière critique sur la base de mesures d'hydrophones synchronisés. Un accent particulier est mis sur la comparaison directe entre les méthodes OF-BOS et PIV-BOS.