Méthodes Expérimentales en Mécanique des Fluides

Transcription

1 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique Méthodes Expérimentales en Mécanique des Fluides Frédéric MOISY Université Paris-Sud Laboratoire FAST Bâtiment Orsay Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 1

2 Soufflerie Pininfarina Ferrari P45 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 2

3 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 3

4 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 4

5 Les mesures de vitesse

6 Instantané en 1 point (HWA, LDV) Instantané 2D (PIV) Profils moyens Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 6

7 I - Tubes de Pitot Tests en soufflerie Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 7

8 Tubes de Pitot pour l aéronautique Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 8

9 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 9

10 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 10

11 Tube de Pitot en écoulement supersonique Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 11

12 Les mesures de vitesse

13 II Anémométrie à fil chaud Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 13

14 Modèle «de poche» (vitesse moyenne) Modèle «laboratoire» (vitesse instantanée) euros euros Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 14

15 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 15

16 (d après Dantec) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 16

17 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 17

18 Calibration : la loi de King E(U) 2 = A + B U 1/2 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 18

19 Re = 1.5 Re = 10 Re = 13 Re = 26 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 19

20 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 20

21 Asservissement d un anémométre à fil chaud (1) Circuit à courant constant Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 21

22 Asservissement d un anémométre à fil chaud (2) Circuit à température constante Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 22

23 Effet de longueur finie : profil de température le long du fil (Champagne et al 1967) l/d = 400 l/d = 100 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 23

24 Facteur de contamination angulaire (Lomas, p. 24) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 24

25 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 25

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27 III. Laser Doppler Anemometry (d après doc. Dantec)

28 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 28

29 60 mm and 85 mm FiberFlow probes (d après doc. Dantec) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 29

30 Measurement of flow in a valve model Photo courtesy of Westsächsische Hochschule Zwickau, Germany Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 30

31 Mesures de 3 composantes (d après doc. Dantec) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 31

32 The small integrated 3D FiberFlow probe (d après doc. Dantec) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 32

33 Lumière visible Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 33

34 Backscatter configuration Single mode polarisation preserving fibres Multimode fibre Interference filtres PM Laser Bragg cell Colour splitter PM Fibre manipulators Colour splitter Flow Multimode fibre Back scattered light Single mode fibres Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 34 (d après doc. Dantec)

35 Montage en rétrodiffusion : modèle des franges Signal Ecoulement t t Detection Bragg Cell Laser Volume de mesure Lumière rétrodiffusée

36 Measurement volume The transmitting system generates the measurement volume The measurement volume has a Gaussian intensity distribution in all 3 dimensions The measurement volume is an ellipsoid Dimensions/diameters x, y and z are given by the 1/e 2 intensity points D L 0 1/e 2 F z 1 X Transmitting system Y Z Intensity distribution x Z y X Y Measurement volume Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 36

37 Exemple de signal Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 37

38 Seeding: scattered light intensity d p 10 d p 1.0 d p 0.2 Polar plot of scattered light intensity versus scattering angle The intensity is shown on a logarithmic scale Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 38

39 Ensemencement Particle Fluid Diameter ( m) f = 1 khz f = 10 khz Silicone oil atmospheric air TiO2 atmospheric air MgO methane-air flame (1800 K) TiO2 oxygen plasma (2800 K) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 39

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41 Ecoulement dans une hotte aspirante FAST, 2003 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 41

42 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 42

43 Turbulent pipe flow Re = 5300,100x85 vectors Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 43

44 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 44

45 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 45

46 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 46

47 Turbulence en rotation Collaboration FAST Coriolis (Grenoble) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 47

48 (d après doc. LaVision) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 48

49 Configuration optique Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 49

50 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 50

51 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 51

52 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 52

53 Multiple-exposure PIV image (obsolete) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 53

54 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 54

55 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 55

56 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 56

57 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 57

58 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 58

59 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 59

60 PIV stéréoscopique (3C2D) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 60

61 PIV stéréoscopique (3C2D) Displacement seen from left True displacement Displacement seen from right Focal plane = Centre of light sheet Left camera Right camera Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 61

62 Camera calibration Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 62

63 3D reconstruction Overlap area with interrogation grid Resulting 3D vector map Left 2D vector map Right 2D vector map Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 63

64 Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 64

65 PIV multiplan (2C3D) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 65

66 PIV tomographique (3C3D) Master 1 de Physique Appliquée et Mécanique 66