Voir l’invisible : écoulement, objet de phase ou objet diffusant
Mécanique des fluides - Visualisation : introduction

La plupart des écoulements présentant un intérêt pour les activités humaines sont transparents à la lumière visible, même si quelques exemples importants viennent contredire cette affirmation : écoulements sanguins, flots de lave en volcanologie ou de métaux fondus en sidérurgie. La mise au point d’une méthode de visualisation impose donc généralement le choix d’un phénomène physique permettant de contourner ce problème de la transparence des fluides. La dichotomie constatée au cours de l’histoire reste aujourd’hui d’actualité : les deux grandes familles de méthodes exploitent soit la diffusion de la lumière par des traceurs, soit les variations de l’indice de réfraction du fluide lui-même.

• Écoulement, « objet diffusant »

  L’idée initiale de Léonard de Vinci, consistant à suivre les mouvements de traceurs placés au sein du fluide a été reprise et améliorée sous des formes très variées : écoulements liquides ou gazeux ensemencés par des colorants, des fumées ou des microparticules solides ou liquides, voire des bulles associant liquide pour l’enveloppe et gaz pour le cœur. L’éclairage, à l’origine purement naturel, s’est sophistiqué progressivement, faisant appel à des sources de lumière blanche de forte puissance, puis à des lasers continus ou pulsés. Une classification supplémentaire a été introduite dans les années 1950, afin de distinguer les méthodes dans lesquelles les traceurs sont placés sur la paroi d’une maquette (méthodes pariétales : colorants visqueux, girouettes en fils souples) de celles où ils sont injectés au cœur du fluide (fumées, microparticules, bulles). Enfin, certains cas difficiles, pour lesquels le niveau de lumière diffusée à partir d’une source extérieure est trop faible ou l’information utile noyée dans une lumière parasite en provenance d’une interface, peuvent être traités en utilisant un traceur spécifique, lui-même source de lumière ; deux cas se présentent : la source de lumière extérieure est maintenue, mais un traceur spécifique provoque un changement de longueur d’onde de la lumière diffusée (traceur fluorescent par exemple), ou la source d’éclairage est supprimée, l’apport d’énergie nécessaire à l’émission de lumière étant de...