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Étude de la couche limite turbulente par Vélocimétrie par Images de Particule.

29 mars 2013

Étude de la couche limite turbulente par Vélocimétrie par Images de Particule.

Jean-Marc Foucault, LML, Lille.

mercredi 10 avril à 14 h 00 Amphithéâtre Nougaro

Résumé :

Le Laboratoire de Mécanique de Lille s’intéresse à l’étude de la turbulence de paroi, aussi bien du point de vue expérimental que numérique. Ces études doivent permettre de mieux comprendre les mécanismes à l’origine de la turbulence de manière à pouvoir mieux les modéliser ou les contrôler. Mes travaux sont principalement associés à ce thème avec une dominante expérimentale. Ils peuvent être séparés en deux parties :

  • le développement de méthodes optiques quantitatives et plus particulièrement de la Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) et des post-traitements associés à cette méthode,
  • l’étude de la turbulence de paroi dans une couche limite avec et sans gradient de pression.

Le développement des méthodes optiques et plus particulièrement de la PIV a commencé en 1997. Le travail a consisté à mettre en place la PIV, à développer les outils de traitement et de post-traitement. Basée sur une approche métrologique fine, une optimisation de la méthode et des post-traitements a été effectuée pour l’étude de la turbulence. J’ai participé au développement et à la caractérisation de la PIV Stéréoscopique qui permet par une reconstruction de remonter aux trois composantes de la vitesse dans un plan. Cette méthode a été utilisée sur de nombreuses expériences. Dans le cadre de la Plate-forme de Métrologie Optique de Lille, le laboratoire s’est doté de la PIV stéréoscopique à haute cadence (1 kHz). Au moyen de cette technique, j’ai participé à quelques expériences réalisées dans la soufflerie depuis l’acquisition de ce matériel, dans le but d’obtenir une organisation temporelle de la turbulence.
Dans le cadre de l’ANR VIVE3D, j’ai contribué au développement de méthodes volumiques d’investigation telle que la PIV Tomographique, en collaboration avec le CORIA de Rouen et l’institut PPRIME de Poitiers.

L’étude de la turbulence de paroi a été entreprise avec la construction de la grande soufflerie en 1993 et sa validation. Cette étude s’est poursuivie au LML dans le cadre de plusieurs thèses. Le travail de recherche a consisté à accéder à une meilleure compréhension physique des phénomènes cohérents de la turbulence par des voies expérimentales, afin d’améliorer les modèles de calculs de ces écoulements. Les travaux déjà effectués ont permis de caractériser un nombre important de structures de la turbulence de paroi. L’originalité était d’utiliser des méthodes de détection de structures basées sur la morphologie mathématique et la reconnaissance de forme.
Des outils statistiques en un point ou en deux points ont été développés et comparés, lorsque c’est possible, avec les résultats de l’anémométrie à fils chauds. Dans ce travail, j’insiste sur les problèmes liés aux aspects 3D et multi-échelles des phénomènes de la turbulence.

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