Domaines d’application
Mécanique des fluides - Visualisation : introduction

Le domaine de prédilection des méthodes de visualisation est resté longtemps celui des grandes souffleries utilisées pour les recherches en Aéronautique. La démythification du laser et l’expansion rapide des méthodes informatiques de traitement d’images ont démocratisé ce type d’analyse, même si l’usage d’un laser de puissance moyenne (quelques watts) demeure encore une opération relativement onéreuse et exigeant quelques connaissances en optique.

Dorénavant, tout domaine industriel qui met en œuvre un écoulement liquide ou gazeux suffisamment transparent est théoriquement concerné, à condition toutefois que le phénomène étudié se déroule en atmosphère libre ou soit confiné dans une structure également transparente. Les exemples d’application abondent :

• circulation d’air dans les systèmes de climatisation et de chauffage ;

• refroidissement aérodynamique ou liquide des machines électriques et thermiques ;

• écoulements internes dans les moteurs thermiques, de la chambre de combustion à l’échappement ;

• écoulements externes autour des véhicules terrestres (routiers et ferroviaires) ou aériens ;

• écoulements atmosphériques en Génie Civil et Environnement (comportement d’ouvrages au vent, dispersion de polluants).

La variété extrême des domaines d’application se prête mal à un classement ; toutefois, un moyen simple de mettre un peu d’ordre dans ces listes d’exemples, concernant des disciplines aussi diversifiées, consiste à utiliser la nature du fluide et/ou le domaine de vitesse.

De manière synthétique, retenons que les écoulements hydrodynamiques constituent un domaine d’investigation sans problèmes de principe majeurs : les faibles vitesses généralement atteintes, les turbulences modérées font qu’ils se prêtent bien au suivi de traceurs (particules ou colorants). Les cas les plus simples sont ceux pour lesquels le régime laminaire est conservé : dans cette configuration, de véritables trajectographies (visualisation des filets fluides), sont possibles. L’accès au champ de vitesses est également envisageable, à condition toutefois que l’écoulement soit bidimensionnel ou faiblement tridimensionnel. Dans l’hypothèse où des gradients thermiques apparaissent, ceux-ci sont aisément détectables (strioscopie), voire mesurables...