PIV ou vélocimétrie par images de particules PIV classique, pour 2 composantes de vitesse
Système de prise de vues en PIV classique
Pour l'enregistrement des clichés de PIV, l'écoulement est ensemencé par des micro-particules. Une source laser pulsée génère sur un même axe optique deux impulsions lumineuses décalées dans le temps d'un intervalle programmable. Ces impulsions traversent un dispositif optique réalisant un plan de lumière. Les particules présentes dans ce plan sont donc éclairées à deux instants.
Un système de prise de vue permet d'enregistrer les positions des particules pour chaque impulsion lumineuse. Ces doublets d'images de particules sont généralement enregistrés sur deux clichés séparés. La vitesse locale de l'écoulement est donnée suivant la relation :
avec le déplacement local des particules pendant l'intervalle et le grandissement de prise de vue.
Le principe d'analyse des clichés de PIV est représenté schématiquement sur la figure ci-dessous. Il consiste à diviser le cliché en sous-domaines appelés fenêtres d'analyse. Lorsque les deux images de particules sont enregistrées sur des clichés différents, l'analyse est effectuée par intercorrélation. Dans ce cas, la fonction d'intercorrélation ne présente qu'un seul pic intense dont la position par rapport au centre donne accès à la direction, au sens et à la longueur du déplacement des particules dans la fenêtre d'analyse.
Analyse par intercorrélation numérique
La figure suivante présente une carte de vitesses instantanées, obtenue par cette technique de mesure et réalisé dans un écoulement de tourbillon en fer à cheval généré par l'interaction d'une couche limite turbulente avec un obstacle. La couleur des vecteurs vitesses représente le niveau de vorticité instantanée.
Carte de vitesses et de vorticités instantanées
(Coupe transversale d'un tourbillon en fer à cheval)