techniques de fluxmétrie à base de thermocouples et de thermographie infrarouge Mesure de flux par infrarouge en soufflerie hypersonique
Les mesures de flux en soufflerie hypersonique sont réalisées autant que possible avec la thermographie infrarouge (ThIR). La figure 1 est un exemple d’une maquette constituée d’une plaque plane suivie d’une autre plaque simulant le braquage d’un volet. Un décollement à lieu a la jonction entre les deux plaques. Il est suivi d’un recollement provoquant une zone de surflux intense sur le volet, pouvant éventuellement l’endommager.
figure 1
La ThIR est l’outil idéal de mesure pour ce type d’essai. Une ou deux caméras peuvent être utilisées, comme indiqué sur la figure 2. Il s’agit de caméras ayant une résolution thermique meilleure que 0,1°. Elles fournissent des images à la cadence de 50 images par seconde.
figure 2
Le logiciel de traitement d’image AFIX_2 est utilisé pour reconnaître la position de la maquette dans l’image. Il utilise des marqueurs tels que ceux figurant sur la figure 3. Ces marqueurs sont automatiquement reconnus et associés à leurs positions réelles.
figure 3
Le logiciel identifie la position de la caméra définie par trois angles et trois rotations, comme cela est montré sur la figure 4.
figure 4
Une fois le point de vue de la caméra identifié, le logiciel corrige d’éventuels déplacements de la maquette. Il peut accessoirement être utilisé pour calculer des vues virtuelles comme sur la figure 5.
figure 5
Le maillage de la maquette est nécessaire pour la compensation des déplacements de la maquette et également pour l’extraction des résultats. Le maillage peut être complexe comme celui de la figure 6.
figure 6
Le calcul des flux proprement dit débute par une analyse rapide sur quelques points comme présentés sur la figure 7.
figure 7
Les histogrammes en température sont tracés pour ces points comme sur la figure 8.
figure 8
Un logiciel de calcul de flux monodimensionnel permet ensuit d’évaluer les niveaux de flux sur ces points et d’ajuster les paramètres de dépouillement comme sur la figure 9. Outre les caractéristiques thermiques et géométriques, ces paramètres permettent de prendre en compte le dépôt d’une couche isolante sur la maquette (qui est une peinture noire destinée à rehausser l’émissivité de la surface de la maquette). Une autre série de paramètres permet de compenser très efficacement la conduction latérale apparaissant du fait de la non uniformité de la répartition de la carte de flux thermique.
figure 9
Une fois réglés les paramètres du traitement, il est appliqué sur l’ensemble de l’image. Le résultat final se présente comme sur la figure 10 ou la zone de surflux due au recollement est nettement visible.
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figure 10
L’expérience acquise permet d’appliquer la ThIR dans des conditions difficiles, par exemple lorsqu’il y a des vibrations. Par ailleurs, l’ensemble de la chaîne de traitement est bien connue et un calcul d’incertitude est effectué systématiquement.
Publications
Y. Le Sant, M. Marchand, P. Millan and J. Fontaine. An overview of infrared thermography techniques used in large wind tunnels. Aerospace Science and Technology, Vol 6 Issue 5. Pages 355-366, September 2002.
Y. Le Sant.
A Resection Method Applied To Infrared Measurements.7th International Conference on Qunatitative Infrared Thermography, QIRT 2004, von Karman Institure for Fluid Dynamics, 5-8 July 2004, Rhode-St-Genèse, Belgium
