Vélocimétrie par scan 3D d'écoulements turbulents : application à un écoulement à surface libre sur fond poreux

Gauthier Rousseau (1) , Bob de Graffenried (1) , Christophe Ancey (1)

1 LHE - Laboratoire d'hydraulique environnementale

Cet article présente une méthode de mesure utilisant deux techniques laser connues : le scan par adaptation d’indice de réfraction (RIMS) et la vélocimétrie par images de particules (PIV). Le couplage de ces deux techniques permet de mesurer finement les vitesses locales du fluide dans un milieu granulaire saturé. Dans notre cas, nous étudions l’écoulement d’un fluide à surface libre sur un milieu granulaire. Le fluide iso-indice utilisé a des propriétés proches de celles de l’eau et le lit granulaire est formé de billes de verre. C’est une configuration qui s’approche de l’objet d’étude dans notre laboratoire : les torrents de montagne. La spécificité de cette technique est la mesure en continu des vitesses du fluide tandis que la nappe laser se déplace dans la direction perpendiculaire à l’écoulement. Nous utilisons la méthode des doubles moyennes pour déduire les grandeurs d’intérêt telles que la contrainte turbulente ou la contrainte induite par la forme du lit. Nos résultats expérimentaux montrent la robustesse et la répétabilité de cette technique pour étudier le mélange dans les trois dimensions spatiales.

Mots clés: Adaptation d'indice optique; scan 3D; milieux poreux; couche limite; openCV

Domaines: Milieux fluides et réactifs; Optique / photonique; Plasmas; Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Gauthier Rousseau, Bob de Graffenried, Christophe Ancey. Vélocimétrie par scan 3D d'écoulements turbulents : application à un écoulement à surface libre sur fond poreux. 16ème Congrès Francophone de Techniques Laser pour la mécanique des fluides, CNRS, CentraleSupélec, Université Paris Saclay, IRSN, Sep 2018, Dourdan, France. ⟨hal-02097831⟩