Vélocimétrie par Images de Particules (PIV)moisy/teaching/TEAMF_PIV_slides.pdf · Master 2...

Master 2 Dynamique des Fluides et Energétique

2019-2020

Techniques Expérimentales Avancés en Mécanique des Fluides

Vélocimétrie par Images

de Particules (PIV)

Frédéric MOISY

Université Paris-SaclayLaboratoire FASTBâtiment 530 – 91405 Orsay

Master 2 "Dynamique des Fluides et Energétique" - Techniques Expérimentales Avancées, 2019-2020

Les mesures de vitesse

5http://www.sandia.gov

6http://www.physics.auburn.edu/~plasma/basic/dusty/images/sm_dpx_piv.jpg

7Master 2 "Dynamique des Fluides et Energétique" - Techniques Expérimentales Avancées, 2019-2020

9http://www.cheng.cam.ac.uk/research/groups/polymer/OFM/

Turbulence en rotationCollaboration FAST – Coriolis (Grenoble) - 2005

Vélocimétrie par Images de Particules

PLAN1. Introduction2. Aspects matériels :

– 2.1 Particules– 2.2 Laser, optique– 2.3 Caméras– 2.4 Synchronisation

3. Aspects logiciels :– 3.1 Corrélation– 3.2 Algorithmes avancés (itératifs)– 3.3 Post-processing (filtrages)– Analyse

4. Développements récents– PIV stéréoscopique– PIV bi-plan– PIV 3D - tomographique

5. Synthetic Schlieren

2.1 - Ensemencement : billes de verres creuses

Ensemencement : choix de particules

Billes de verre creuses

10 µm 1.1 g/cm3 0,5 µs

Poudre aluminium

3 µm 2.7 g/cm3 0,9 µs

Gouttes d’huile 1 µm 0.92 g/cm3 0,3 µs

Billes SiO2 0.8 µm 2.6 g/cm3 5 µs

Particulespour l’eau

Particulespour l’air

Diamètre Densité Tps réponse

2.2 - Optique pour nappe laser

www.awi-industries.com

Réfraction par unelentille cylindrique

Optique pour nappe laser

Réglage épaisseur

Visualisation

(caméra)

Agrandissement :M = y / Y= image/objet (< 1)

Capteurs CCD

Résolutions :1000x1000 à ~ 5000x4000

Profondeur de champ

Application Micro-PIV

Limite de diffraction

Tâche d’Airy

2.44 λ/D

Erreurs de perspective

Lasers

Lasers continus

Puissance typique : 0.5 – 5 W (5-50 keuros)

(1 W donne 30 mJ par imageà 30 images/s)

Lasers pulsés

Durée pulse : 10 – 100 ns

Energie par pulse :- expé. Eau : 10 – 100 mJ (20-30 keuros)- expé Air : 50 – 500 mJ (80-100 keuros)

Fréquences :- Basse cadence (10-30 Hz)- Haute cadence (1 – 10 kHz)

Laser pulsé double-cavité

2.3 - Caméras pour PIV

Caméras standards Caméra double-frame Caméras rapides(RAM interne)

Capteur CCD 10 – 12 bits(1024 à 4096 n.g.)

CCD 12 – 14 bits(4096 à 16384 n.g.)

CMOS 12 bits

Résolution 10002

20 - 100 Hz

2x4 à 2x30 Hz

0.5 à 10 kHz

Prix 0.5-1 k€ 5 – 20 k€ 20-60 k€

2.4 – Synchronisation : système double-frame

Caméra

tLaser 1

Laser 2

T = 1 / fAq

δt δt

3. Cross-correlation

Problème de discrétisation : “peak-locking”

Taille optimale des particules

Densité minimale des particules

Image « optimale »

Post-traitement

Supression/RemplacementVecteursaberrants

Lissage

Inhomogénéités de vitesse (e.g. cisaillement)

Déformations de fenêtres

PIV : Logiciels commerciaux

PIV : Logiciels libres

(Système d’acquisition + traitement images)

(Traitement images seul)

4 - PIV stéréoscopique (3C2D)

45http://www.dlr.de/as/PortalData/5/Resources/images/abteilungen/abt_ev/artikel/PIV_img3_m.jpg

PIV stéréo : principe

Focalisation : condition de Scheimpflug

Calibration pour PIV stereo

PIV multiplan (3D2C)

PIV multiplan stéréo par balayage rapide

PIV tomographique (3C3D)

PIV tomographique : Corrélations volumiques

Schlieren (Ombroscopie)

Variations de densitéInduites par température

Variations de densitéInduites par effets de compressibilité

« Synthetic » ou « Background-Oriented » Schlieren

Motif de points aléatoires

Background-Oriented Schlieren : flamme à 1500 °C

H Richard and M Raffel,Exp. Fluids (2001)

Background-Oriented Schlieren : Eurocopter BK117

H Richard and M Raffel,Exp. Fluids (2001)

Sillages : mesures couplées BOS - PIV

Free-surface synthetic Schlieren (FS-SS)

Step 1: Images pair (I0, I1) ofa refracted random dot pattern

Step 2: displacementfield δr (x, y)

Step 3: Reconstrucedtopography h(x,y)

DigitalImageCorrelation

∇-1 using aleast-squareinversion

Moisy, Rabaud & Salsac,Exp in Fluids (2009)

Wave pattern induced by the impact of a drop (100 Hz)

1 µm capillary ripples detected on a 20x20 cm2 field

Vélocimétrie par Images de Particules (PIV)moisy/teaching/TEAMF_PIV_slides.pdf · Master 2...

Documents

Atelier de réflexion prospective « Sciences et ... · Pacherie, Hélène Paugam-Moisy, Jean Petitot, Jean-Baptiste Poline, Bruno Poucet, Viviane Pouthas, Olivier Koenig, Jean-Luc

Guide intercommunal des personnes âgées de Brest métropole · 2019. 6. 24. · Evit Koshaat mat e ranker anavezout mat e wirioù ha gouzout digant piv goulenn sikour evit ober

Ulrich Stopper, Manfred Aigner, Holger Ax, Wolfgang Meier ... · Ulrich Stopper, Manfred Aigner, Holger Ax, Wolfgang Meier, Rajesh Sadanandan, Michael Stöhr, Alessio Bonaldo, PIV,

NP 2-103 pivot 1V rupture SOL · NP 2/103 INDICE 1 2 relative au - CROUZI VVP109 IV - CROUZl-E190 WP - ROUZIFEU GV WP IV Page : 1/4 Réf : PIV/IV/RUPT/SOL Mise jour : 01.01.2016 ÉLECTROMAGNÉTIQUE

Le PIV adapté aux situations des sites gouvernementaux

La Responsabilité en Médecine du Travail Dr Laurence Junker-Moisy JDV - Juillet 2006 - Nancy

Etude d’une couche limite turbulente à grand nombre de ......ETUDE D’UNE COUCHE LIMITE TURBULENTE À GRAND NOMBRE DE REYNOLDS PAR PIV. J.M. Foucaut, P Dupont, J. Carlier, M. Stanislas

Evolution de tourbillons longitudinaux dans un écoulement de canal turbulent perturbé: analyse thermomécanique par PIV, simulations RANS et DNS

X[ LWQ WZO ! MV ^ V N5/A$5O%)')'G22A/HII)1#.2)/#2.$A ......lm ^qli qvlq^ql]itm[ lm ilwtm[kmv\m[ y]m piv kwum\qlw lmtq\w[ ^qwtmv\w[

E D I T I O N 2005-2006 - lesia.obspm.frlesia.obspm.fr/MagMas/pnps_magnetism2007/bus_LaRochelle.pdf · • Centre Commercial Leclerc Avenue du Recteur Pierre Moisy 36.63 Centre Commercial

proVISION PIV User Manualmedia.idtvision.com/docs/manuals/provis2_man.pdf · The documentation of proVISION and its components is divided into the following parts: ... from National

Organisation de la fonction publique - incidence en santé au travail JDV - Reims - février 2007 Dr Laurence Junker-Moisy

ASTREINTES A LA CHALEUR JDV Dijon - septembre 2006 Laurence JUNKER-MOISY

· @e=fid8:@äe :lijfj 3dud piv lqirupdflyq gh orv fxuvrv (127(&80 lqir#hqrwhfxp frp zzz hqrwhfxp frp 9fe@=@:8:@äe :lijfj 7rgrv orv fxuvrv vrq erqlilfdeohv do d wudypv gh od

TP 1 : Vélocimétrie Dopplerfremont.emilie.free.fr/wp-content/uploads/Série-4-Parties-à-préparer... · Doppler lui-même l’avait prévu, en partisan convaincu des ondes lumineuses

Dokumentation PIV Drives GmbH - brevini.de · Réducteurs à engrenages cylindriques et cylindro-coniques Série POSIRED ... 6.9.3 Démontage du réducteur de l'arbre machine

Demat, demat · Diouzhtu Taolenn Skrid 1 : Piv… ? 3 Skrid 2 : Petra… 4? Skrid 3 : Peseurt liv… ? 5 Skrid 4 : Penaos… ? 6 Skrid 5 : Pelec’h… ? 7 Un diviz : Demat, demat

PIV DRIVESvecgroup.com/assets/pdf/katalog-posired-ts-konichesko-ts... · 2019-01-10 · Vertriebs- und serVicenetzwerk sales and serVice network Bosnia and Herzigovina Pord beograd

08/7,3/(;$'2 &$1 +6 &$1 /6 /,1 - exxotest.com · ¾ &$1 +ljk 6shhg vh frqylhuwh hq od qrupd ,62 ... %dmr od irupd gh %xv %xfoh Èuero« /h /,1 xwlol]d pdhvwur \ r piv hvfodyrv pi

Faire evoluer votre maintenance PIV PIV PIV Plus Exaustif et Pratique (Réalisé par IngExpert)