La tomoscopie laser est une technique de visualisation des écoulements employée en soufflerie. Des particules de fumée éclairées par un plan de lumière laser révèlent turbulences, décollements, tourbillons... Florilège d'applications en image et vidéo.
L'ingénieur aérodynamicien participe parfois aux expérimentations au coeur de la soufflerie... si le vent n'est pas trop fort.
Tomoscopie laser dans la soufflerie L2 (Lille) pour tester la résistance au vent de panneaux solaires destinés à équiper la première centrale photovoltaïque flottante « industrielle » au monde, près de Tokyo (société Ciel et Terre).
Principe de la tomoscopie laser
D'après le cours de Jean Délery sur la visualisation des écoulements
Le faisceau laser est déployé avec une lentille cylindrique et se transforme en un plan de lumière de quelques millimètres d'épaisseur qui "coupe" la zone d'écoulement. L'écoulement est ensemencé par une fumée blanche fabriquée avec un mélange d'eau et d'huile dans un générateur. Il s'agit de technologies utilisées dans le monde du spectacle.
La tomoscopie laser est une méthode qualitative. Elle permet de mettre en évidence décollements, tourbillons, zones turbulentes pour comprendre la structure de l'écoulement, et aussi de préparer des mesures ultérieures, avec un anémomètre à fil chaud, un vélocimètre laser par exemple.
La tomoscopie laser est une méthode de visualisation des écoulements à grande vitesse, jusqu'au supersonique.
Tourbillons de sillage
Visualisation des tourbillons de sillage d'une maquette d'avion de transport catapultée au travers d'un rideau de fumée éclairé par un plan laser. Banc catapulte de Lille B20.
Vrille
Visualisation de l'écoulement à l'extrados d'une maquette d'avion de chasse en simulation de vrille. Notez que dispositif de tomoscopie est solidaire de la maquette en mouvement.
Aérodynamique de l'aile d'insecte
Les images du film sont obtenues dans un plan laser situé aux ¾ de l’envergure au moyen de fumée émise par un orifice. Les vitesses de prises de vue sont de 2500 images pas seconde (la fréquence de vibration des ailes est de l'ordre de 100 Hz). Le film révèle notamment les interactions entre les tourbillons émis aux bord d'attaque et bord de fuite en vol stationnaire.
L’aile, de la taille d’une mouche,
collée sur un pot vibrant
Vision 3D
Visualisation 3D de tourbillons à l'extrados d'une maquette d'aile delta en incidence à l'aide de la tomoscopie laser (plusieurs plans laser)ale
Aérodynamique environnementale
Visualisation des courants d'air dus au vent autour d'un dôme
de protection de matériaux (sable) pour travaux publics (société Feramus) - soufflerie L2 (Lille)
Aérodynamique navale
Visualisation tomoscopique des effets du vent autour d'une maquette
de frégate (DCNS) - Soufflerie L2 (Lille).
Aérodynamique ferroviaire
Etude du vent de travers sur des wagons de train dans la soufflerie L2 de Lille. L'ensemencement de l'écoulement est dirigé vers les zones d'intérêt à l'aide d'une canne (société Arbel-Fauvet-Rail).
Ecoulement supersonique
Visualisation par tomoscopie laser des tourbillons engendrés sur un missile à Mach 2
