Développement de la PIV stéréoscopique : Application à l'étude de la propagation de flamme en milieu confiné

par Arnaud Lecerf

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Michel Trinité.

Soutenue en 2000

à Rouen .


  • Résumé

    Ce mémoire présente le développement et l'application d'une méthode de diagnostique optique permettant d'obtenir une cartographie des trois composantes instantanées de vitesse dans un plan. Ce type de diagnostic est destiné à une meilleure compréhension des écoulements fortement instationnaires tels ceux rencontrés dans un contexte industriel (moteur à combustion interne, jet, flamme). Cette méthode est basée sur un principe stéréoscopique d'imagerie qui, par intercorrélation des couples images de particules (PIV), permet d'extraire le déplacement 3D des traceurs de l'écoulement dans un volume limité à l'épaisseur d'une nappe laser. Dans un premier temps, des tests ont été conduits sur des écoulements simples afin de valider notre technique de mesure et l'ensemble de la chaîne développée, dans des conditions réelles d'application. Notre système stéréoscopique défini ainsi, correctement la turbulence d'un écoulement de grille et les grandes structures 3D (écoulement de type swirl) dans une configuration où l'angle de visée est limité. L'application à la propagation de la flamme en milieu confiné montre qu'il est possible d'envisager des études locales sur le comportement des fronts (phénomènes de délocalisation et de convection). La caractérisation d'un écoulement tourbillonnaire de type " tumble " illustre les perspectives dans la compréhension des mouvements 3D de grande échelle d'une structure organisée. Dans ces écoulements rencontrés dans les moteurs, il est clair que le concept de swirl ou de tumble reposant sur des grandeurs moyennes n'est pas acceptable et les bases de données " moyennes " ne peuvent servir à valider les codes de calcul. Il est donc nécessaire de modéliser l'écoulement tourbillonnaire par son intensité, sa forme de structure 3D ainsi que par ses instabilités rencontrées dans chaque cycle individuel.


  • Résumé

    This dissertation presents the development and the application of an optical diagnostic permitting to get an instantaneous cartography of the three components of velocity in a plan. This type of diagnostic is destined to a better understanding of greatly unstationary flows as those met in an industrial context (internal combustion engines, jets, flames). This method is based on a stereoscopic principle of imagery that, by cross-correlation of couples of particle pictures (PIV), permits to extract the 3D displacement of tracers in a flow inside a volume limited by the thickness of a laser sheet. In the first stage, tests have been driven on simple flows in order to validate our measurement technique and the whole developed system in real conditions. Our defined stereoscopic system in a configuration where the angle of view is limited, correctly describes a grid-turbulent flow and the big 3D structures (swirl typeflow). The application to the propagation of flame in a closed medium, showed that it is possible to consider some local studies on the behaviour of flame fronts (phenomena of delocalisation and convection). The characterization of a tumble-type flow illustrates the perspectives in the understanding of 3D movements of large scale organized structure. In turbulent flows met in engines, it is clear that the concept of swirl or tumble based on average measurements is not acceptable and the “average” data bases are not able to validate numerical results. It is therefore necessary to model the turbulent flows through its intensity and 3D structure shape as well as its instabilities met in every individual cycle.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 238p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.222réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 00/ROUE/S074
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.