Velocimétrie par image de particules

VÉLOCIMÉTRIE PAR IMAGE DE PARTICULES

La vélocimétrie par images de particules, également connue sous le nom de PIV, est une méthode optique largement utilisée dans la visualisation des flux et la recherche sur la dynamique des fluides. La PIV fournit des mesures détaillées des vitesses, des vecteurs et des propriétés connexes dans les fluides.

Cette technique est utilisée pour obtenir les distributions de vitesse en fonction du temps dans un champ de vision (FOV) d'écoulements monophasiques et multiphasiques très rapides, turbulents et complexes. La PIV est très utile pour l'analyse des écoulements turbulents, des écoulements transitoires, des micro-écoulements et des études d'écoulement volumétrique en 3D. Par exemple, le taux temporel élevé permet de visualiser la bulle de séparation laminaire que l'on trouve dans l'écoulement sur un profil d'aile, l'écoulement turbulent près d'un objet ou les écoulements complexes que l'on trouve dans les bioréacteurs.

Pour faciliter la visualisation d'un écoulement, la plupart des applications nécessitent d'ensemencer l'écoulement avec des particules traceuses. Ces particules de traçage seront très visibles dans l'écoulement lorsqu'elles seront pulsées par un éclairage laser en nappe ou ponctuel. L'illumination laser est de très courte durée et arrête facilement tout mouvement. Lorsque l'illumination laser est éteinte, l'image est complètement sombre. La courte impulsion laser intense fournit un excellent contraste aux particules traceuses après leur capture. Les particules traceuses peuvent ensuite être suivies pour leur mouvement dans l'écoulement où chaque image est analysée pour la position de ces particules en fonction du temps. La connaissance du temps précis entre la double impulsion laser fournit une référence pour l'espacement et le changement de direction entre ces particules dans la séquence d'images. Les particules sont représentées comme une série de vecteurs de vitesse représentant l'écoulement à un instant donné.

Depuis des années, l'imagerie à grande vitesse est utilisée dans les industries suivantes pour la recherche et l'analyse par PIV : Automobile, aérospatiale, biotechnologie et médecine, propulsion marine et électronique. Il existe plusieurs entreprises qui fabriquent des caméras à grande vitesse. Comment choisir l'entreprise et le modèle de caméra à acheter ? Il y a quelques facteurs importants à prendre en compte lors de l'achat d'une caméra haute vitesse pour les applications de PIV, notamment la fréquence d'images, la sensibilité à la lumière, la résolution et le temps inter-images.

Vélocimétrie de suivi des particules basée sur une image de phase et utilisant la microscopie holographique numérique

Un schéma de détection de particules tridimensionnelles avec image de phase est développé pour un système de vélocimétrie de suivi de particules afin de mesurer les champs de vitesse. La précision de la méthode actuelle est démontrée par la mesure d'un écoulement de Poiseuille.

Analyse tomographique par vélocimétrie à image de particules de l'influence d'ondes sonores introduites artificiellement sur un écoulement tampon transsonique

Le but de cette étude est d'examiner comment la boucle de rétroaction qui conduit à l'écoulement buffet et dont le bruit du bord de fuite représente la partie se propageant en amont peut être influencée par un bruit artificiel qui est introduit dans l'écoulement dans la région du bord de fuite d'un profil supercritique dans des conditions d'écoulement buffet. L'écoulement d'un profil d'aile est étudié à un nombre de Mach en écoulement libre de M∞ = 0,73, un angle d'attaque de α = 3,5°, et un nombre de Reynolds basé sur la corde de Re∞ = 1,89∙106. Des ondes sonores avec une fréquence bien définie fsound et une variation du niveau de pression acoustique (SPL) avec une fréquence de fSPL sont générées par un haut-parleur en aval du profil aérodynamique. La vélocimétrie tomographique à résolution temporelle par image de particules ainsi que des mesures de pression instationnaire sont utilisées pour étudier le champ d'écoulement transsonique instationnaire du buffet avec et sans ondes sonores artificielles afin de quantifier leur influence sur le phénomène du buffet.

Structure hydrodynamique d'un écoulement de bulles dans un canal annulaire : étude expérimentale au moyen de PIV/PFBI/PTV

Dans cet article, une étude expérimentale de la structure locale d'un écoulement ascendant à bulles dans un canal annulaire a été réalisée au moyen d'une combinaison de techniques PIV/PFBI/PTV. La PIV a été appliquée pour mesurer les distributions de vitesse et les caractéristiques turbulentes dans la phase continue, l'approche PFBI a été appliquée pour visualiser les bulles dans l'écoulement et évaluer leurs positions et leurs tailles et la méthode PTV la plus simple a été employée pour déterminer les vitesses des bulles. L'écoulement a été étudié au nombre de Reynolds de 12 500 et à différentes fractions de vide β = 0, 1 et 2%. Le diamètre moyen des bulles d'air a été estimé à environ 0,8 mm pour tous les β. On a observé que la concentration des bulles augmentait près des parois du canal. La vitesse ascensionnelle des bulles de gaz a été mesurée à différents endroits du canal annulaire et il a été constaté qu'elle est sensiblement plus élevée pour les bulles se déplaçant dans la partie centrale du canal.