Volet 1
Système d’imagerie laser
Cet investissement vise à acquérir trois systèmes distincts offrant les possibilités suivantes :
Le système PIV/PTV (Particle Image Velocimetry, Particle Tracking Velocimetry) pour l’étude des écoulements et particules transportées. Le système permet de reconstituer les champs de vitesse d’un écoulement sur une section donnée via la réalisation d’un traitement d’images prises par deux caméras hautes définitions d’une section éclairée par une nappe laser pulsée à haute fréquence. La concaténation des différentes sections permet d’accéder au champ de vitesse global. L’utilisation de deux caméras permet d’accéder à des champs de vitesses en 2D et 3D.
Le système PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence) est un système souvent couplé au précédent. Il permet de reconstituer les champs de concentrations ou de température d’un liquide sur une section donnée. Là encore, un couplage des sections de mesure permet, après un retraitement, d’accéder au champ de concentration ou de température global.
Le système DIC (Digital Image Correlation) utilise des équipements similaires afin de mesurer les contours et mouvements d’objets, ce qui permet d’évaluer les déformations de surface d’un écoulement de manière extrêmement précise. Ce système peut travailler à des échelles plus larges que les précédents pour déterminer les déformations directement sur une section d’étude.
-
- Nappe laser projetée sur la vanne inclinée pour la validation du modèle hydraulique Openfoam
-
- Vue de l’installation PIV/PTV sur le canal autonome pour la validation du modèle hydraulique Openfoam
-
- Nappe laser projetée sur la vanne inclinée pour la validation du modèle hydraulique Openfoam
-
- Vue d’ensemble de l’installation PIV/PTV sur le canal autonome pour la validation du modèle hydraulique Openfoam
Ces techniques optiques de pointe non-intrusives, de plus en plus utilisées avec le développement des technologies laser et d’imagerie haute performance, permettront d’étendre considérablement les capacités d’analyse de la halle hydraulique et seront source de nouveaux projets collaboratifs R&D.
Cet investissement permettra donc de caractériser l’écoulement et les particules qu’il transporte en terme de vitesses moyenne et turbulente, taille des sédiments et ce dans les trois dimensions et dans le temps (écoulements instationnaires). Il offrira aussi la possibilité d’étudier les champs de concentration et de température ainsi que les déformations de surface. Le choix du matériel permettra l’étude des phénomènes transitoires caractéristiques des écoulements ciblés (ouvrages de régulation hydraulique, interaction hydrodynamique-végétation, transport/dépôt/remise en suspension de sédiments, écoulements complexes en zones inondées, etc.).
Le laser (DUAL POWER 30-100) que nous disposons est un laser 2 x 20 mJ 1kHz à 527 nm. Les cameras utilisées sont la Speedsense VEO 340 qui a notamment la caractéristique d'avoir une résolution maximale de 2570 x 1600 pixels et permettra de réaliser des acquisitions de 15 s à 800 Hz. Les logiciels de traitements d'images (postraitement 2D PIV, Liquid and gas LIF, shadow sizing et PTV, ...) sont ceux de DynamicStudio
Les équipements sont d’abord destinés à être installés sur le nouveau canal hydraulique présenté dans le volet 2. Au-delà, le dispositif devra pouvoir être adapté à d'autres applications et notamment :
- L’analyse de fragmentation d'un jet dans l'air en lien avec l’irrigation par aspersion
- L’analyse d'impacts de gouttes d'eau sur le sol et l’étude des écoulements au sein des systèmes d’irrigation goutte-à-goutte (gàg)