Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à ...

Annexes
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c. L’illumination de l’écoulement
La source lumineuse utilisée pour la PIV doit être capable de fournir une lumière
monochromatique, de grande puissance qui puisse être transformée en une fine nappe lumineuse la
plus homogène possible en terme d’intensité.
Pour ces raisons, les lasers sont les sources lumineuses les plus utilisées en PIV. Le laser Néodym-
YAG (Nd-YAG, λ= 532 nm) est très utilisé pour sa puissance. La longueur d’onde naturelle émise est
de λ= 1064 nm et est divisé grâce à un doubleur de fréquence. De plus, par l’utilisation d’un
interrupteur (Q-switch) dans la cavité laser, la lumière émise peut être pulsée, permettant de produire
deux illuminations successives à un intervalle de temps ajustable par l’utilisateur. Le laser peut ainsi
fournir des impulsions doubles à une fréquence de l’ordre de 10 Hz. L’intervalle de temps entre les
deux impulsions est à choisir en fonction des échelles temporelles de l’écoulement étudié, notamment
afin que les particules visibles sur la première image le soient aussi sur la seconde.
Enfin, le faisceau issu du laser est transformé en un plan grâce à un jeu de lentilles permettant de
contrôler son étendue et son épaisseur.
d. L’ensemencement
Les principales contraintes imposées aux particules choisies pour ensemencer l’écoulement sont
au nombre de trois :
_ La vitesse du fluide étant déterminée par la mesure du déplacement des particules, celles-ci
doivent suivre au mieux les mouvements du fluide étudié. Ainsi, en termes de suivi de l’écoulement, la
taille des particules a intérêt à être la plus faible possible.
_ La lumière incidente diffusée par les particules dépend du rapport entre leur indice de réfraction
et celui du milieu dans lequel elles se trouvent, de leur taille, de leur forme et de la direction
d’observation par rapport à celle de la lumière incidente. Une manière d’augmenter l’intensité de la
lumière diffusée est d’augmenter la taille des particules. Un compromis entre la taille des particules
satisfaisant le critère précédent et celle permettant une bonne diffusion de la lumière est donc
nécessaire. Néanmoins, il est à noter que cette technique donne de bons résultats dans l’air avec des
particules d’huile de diamètre de 1 µm.
_ L’homogénéité de l’ensemencement est un paramètre important afin d’assurer un nombre
suffisant de particules dans la fenêtre d’interrogation pour le calcul des corrélations entre les
illuminations et une intensité de lumière diffusée homogène dans toute la zone de mesure.
e. L’enregistrement des images
L’acquisition des images PIV est réalisée à l’aide de caméras CCD. L’un des principaux avantages
des caméras est la disponibilité immédiate de l’image sans aucun traitement. Ainsi, elles permettent
d’acquérir deux images en un intervalle de temps très court. La dynamique de codage des caméras est
d’environ 100 à 200 niveaux de gris codés sur 8 ou 12 bits par pixels, ce qui permet l’utilisation de
petites fenêtres d’interrogation (122 pixels).
f. Traitement des images
La détermination du déplacement des particules entre deux expositions successives dépend de la
manière dont elles sont enregistrées. Si les deux illuminations sont enregistrées sur la même image, la
détermination du déplacement du déplacement se fait par auto-corrélation sur un sous-domaine (la
fenêtre d’interrogation). La corrélation obtenue présente généralement trois pics (Figure A3.2a) :