Développements de sondes laser Doppler miniatures pour la mesure de particules dans des écoulements réels complexes

Compact Doppler laser probes developments for particles measurements in complex actual flows

• Auteur / Autrice : Hervé Bultynck
• Direction : Gérard Gréhan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vélocimétrie laser Doppler

Doppler, Effet

Granulométrie

Couche limite

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Etude expérimentale

Méthode mesure

Méthode optique

Miniaturisation

Resuspension particule

Théorie Lorenz Mie

Experimental study

Measuring methods

Optical method

Laser Doppler anemometers

Miniaturization

Grain size analysis

Two-phase flow

Boundary layers

Particle resuspension

Phase Doppler anemometry

Résumé

Le diagnostic par des méthodes optiques basées sur l'anémométrie Doppler laser ou phase Doppler permet une meilleure connaissance des écoulements diphasiques. Cependant, l'encombrement de tels systèmes optiques limite leur utilisation. Grâce à la théorie de Lorenz-Mie généralisée, la dimension finie des faisceaux peut être prise en compte, ainsi, deux sondes laser Doppler miniatures ont pu être réalisées. Le développement d'une sonde phase Doppler miniature en rétrodiffusion est au centre de la première partie de cette thèse. L'originalité d'une telle sonde réside dans l'utilisation d'une seule lentille pour la focalisation des faisceaux incidents et la collection de la lumière diffusée. Différentes géométries correspondant a plusieurs modes de diffusion sont présentées. Pour chacune de ces configurations, un traitement de signal spécifique a été développé. La méconnaissance des mécanismes liés à la resuspension nécessite de nouveaux systèmes de mesures. La seconde partie de ce travail décrit donc la conception et la réalisation d'une sonde couplée ADL (Anémométrie Doppler Laser) et DCW (Dual Cylindrical Waves) permettant la mesure simultanée de la vitesse et de la hauteur de particules dans une couche limite turbulente. Cette technique repose sur la superposition de deux volumes de mesures optiques de longueurs d'onde différentes, le premier à franges parallèles (ADL) et le second à franges en éventail (DCW). Un code d'acquisition et de traitement a été développé pour faciliter les mesures, en particulier il indique la vitesse et la hauteur des particules traversant le volume de mesure en fonction du temps de mesure.