HOlographie Numérique appliquée aux Ecoulements à Forts gradients d'Indice 3D – HONEFI 3D

Dans le domaine de la mécanique des fluides, la validation de modèles numériques ou analytiques nécessite de développer sans cesse des outils métrologiques non intrusifs permettant de réaliser des mesures globales ayant une très haute résolution spatiale ou une très haute résolution temporelle, voire même, si cela est possible, les deux à la fois. Ces données incontournables sont nécessaires pour deux raisons : initialiser les codes de calcul et valider les modèles de simulation numérique. Actuellement, il n’existe que peu de méthodes optiques ayant simultanément la possibilité d’initialiser et de valider les modèles analytiques et numériques développés pour l’analyse des phénomènes complexes instationnaires bidimensionnels et tridimensionnels. Les seules méthodes globales recensées à ce jour concernent principalement la PIV haute cadence, la BOS ou CBOS (Color Background Oriented Schlieren ou Strioscopie Orientée vers l’arrière–plan) et l’interférométrie holographique numérique à une ou plusieurs longueurs d’onde. Certaines de ces méthodes donnent accès au champ de vitesse instantanée obtenu par corrélation d’images, d’autres fournissent la dérivée première ou la valeur absolue de l’indice de réfraction, ce qui permet de remonter au champ de la masse volumique instantané. Toutes ces méthodes ont bien sûr leurs limitations qui sont essentiellement liées à la qualité et à la longueur de cohérence des sources lasers utilisées, au nombre de capteurs et à la dimension des pixels des capteurs d’enregistrement, aux types d’écoulements étudiés qui présentent des gradients de vitesse ou de masse volumique importants et aux logiciels de traitement de l’information. Le but du projet HONEFI 3D est donc d’étendre une des méthodes ci-dessus, à savoir l’interférométrie holographique numérique, à l’étude des écoulements tridimensionnels à forts et faibles gradients d’indice comme ceux qui sont rencontrés dans les écoulements transsoniques, supersoniques et hypersoniques. Pour cela, nous proposons d’étudier d’une part, la reconstruction numérique du champ diffracté à partir de l’enregistrement d’interférogrammes holographiques numériques, impliquant le partenaire 2 (LAUM) et d’autre part, de reconstruire le champ tridimensionnel de la masse volumique à partir d’interférogrammes holographiques numériques enregistrés suivant plusieurs directions de visée. Ceci nécessite bien sûr d’obtenir des informations globales ayant une très haute résolution spatiale et temporelle suivant les différentes directions de visée. L’objectif du projet est double car 2 types d’écoulements tridimensionnels sont étudiés : le premier cas d’écoulement présente une solution 3D connue et le but est de déterminer le nombre optimal de visées pour reconstruire le champ 3D de l’écoulement avec une bonne précision. L’application civile est directement liée au contrôle des écoulements et à la manipulation des couches limites par des jets. Le second cas d’écoulement concerne la reconstruction 3D de l’écoulement supersonique autour d’un missile équipé d’un spike, application où le partenaire 3 (ISL) dispose d’un équipement permettant de mettre en incidence et en rotation la maquette et de résultats obtenus par la technique de BOS. Le nombre optimal de visées sera également déterminé pour reconstruire le champ 3D de l’écoulement.