École Nationale Supérieure de
Techniques Avancées

Résumé

Dans ce rapport est pr´esent´e le travail d’un projet de master de recherche dans l’ing´enierie acoustique. Il consiste au d´eveloppement d’une technique demesure de champs de vitesses dans un liquide ensemenc´e de micro-bulles par m´ethode acoustique(non- invasive). Ce document passe en revue l’´etat de l’art des m´ethodes acoustiques en- visag´ees afin d’en choisir une pour continuer le d´eveloppementdesoutilspr´eliminaires qui serviront pour les suites des travaux sur ce sujet particulier. La caract´erisation des champs des vitesses dans un ´ecoulement liquide est une probl´ematique rencontr´ee dansdetr`es nombreuses applications scientifiques et indus- trielles. Les techniques actuelles de cartographie de ces champs sont pour l’essentiel des techniques optiques, non applicables en pr´esence d’un liquide opaque ou s’´ecoulant derri`ere une paroiopaque. Dans le cadre du d´eveloppement d’instrumentations et de mesures innovantes,le DES/IRESNE/DTN/STCP/LISM (Laboratoire d’Instrumentation, Syst`emes et M´ethodes) s’int´eresse `a une technique acoustique qui permettrait d’estimer le champ de vitesse des ´ecoulements inaccessibles optiquement. Les enjeux d’une telle mesure sont vari´es : ´etudes (magn´eto) hydrodynamiques,d´eveloppement de d´ebitm`etres, mesures d’interactions fluides-structures, qualificationdecodes... L’objectif est de d´evelopper une nouvelle technique de caract´erisation des champs de vitesse dans un ´ecoulement liquide `a partir de mesures ultrasonores. La m´ethodologie repose sur une technique d’imagerie particuli`ere, l’Imagerie Topologique(IT),initiale- ment ´elabor´ee dans le cadre du CND en vue d’obtenir une cartographie de d´efauts ou de diffuseurs dans un milieu connu[1,2]. L’approche ici consiste `a reconstruire par IT une s´equence d’images r´ev´elant l’´evolution des diffuseurs pr´esents dans l’´ecoulement ´etudi´e, afin d’estimer le champ de vecteurs vitesse `a l’aide d’algorithmes inspir´es des techniques optiques de type PIV(V´elocim´etrie par Images de Particules). La mesure du champ de vitesse dans un ´ecoulement avec diffuseurs est d’ores et d´ej`a possible par les techniques acoustiques[3,4]de type ´echo-PIV . Toutefois,si les flux sont complexes,celles-ci sont difficilement applicables en milieu acoustique- ment born´e tel qu’une tuyauterie. L’extension de l’´echo-PIV par Imagerie Topologique a ´et´e exp´eriment´ee enimmersion(i.e.enespacelibre) pour cartographier les vitesses d’un liquide en mouvement avec des diffuseurs solides par S.Rodriguez(CNRSToulouse) [2]. Les resultats obtenus sonts que l’energie Topologique arrive a donner des images tomographique avec une precision acceptable par rapport a l’equipement utilis´e pour esperer appliquer l’echo-PIV. Eneffet,la resolution spatiale dans l’axe des X est egale a la dimension elementaire d’un des 64 capteurs + l’espace entre le suivant.