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Objet

L'étude expérimentale de l'interaction entre une couche limite et une encoche a été proposée avec l'objectif de valider l'outil numérique déjà développé (code tridimensionnel basé sur la méthode L.E.S. [1]), avec pour principale application la prédiction de la dispersion de polluants à l'échelle urbaine.

Description

Les profils de vitesses dans la couche limite ont été mesurés par anémomètre à fil chaud et vélocimétrie laser à effet Doppler. L'écoulement à l'intérieur de l'encoche et dans la zone d'interaction entre la couche limite et l'encoche a été caractérisé par Vélocimétrie par Images de Particules (VIP). Le développement de cette technique est basé sur (i) une méthode d'intercorrélation [2] et (ii) une méthode de flot optique basée sur la programmation dynamique [3]. Les images sont enregistrées par une caméra digitale CCD (Pulnix, 9701). Les résultats présentés ont été obtenus pour une encoche de dimensions caractéristiques H=50 mm, L=100 mm et l=300 mm, où H est la hauteur, L la longueur et l la largeur de l'encoche.

Résultats et perspectives

Sur la Fig.1 nous présentons un couple d'images obtenu dans l'intérieur de l'encoche pour une vitesse de l'écoulement extérieur d'environ 1 m/s. Les champs de vitesses obtenu par VIP basée sur l'intercorrélation et par le flot optique sont présentés sur la Fig. 2 et la Fig.3. Nous constatons la bonne concordance entre ces résultats. Dans les mêmes conditions nous avons réalisé des mesures en utilisant de la fumée comme traceur. Dans ces conditions, la VIP basée sur l'intercorrélation ne permet pas l'obtention de champs de vitesses. Par contre, la VIP basée sur le flot optique permet une mesure de champ de vitesse de bonne qualité. L'utilisation de la fumée comme traceur est intéressante parce qu'elle permet une visualisation simultanée des phénomènes et cette méthode est moins perturbatrice que l'injection de particules comme traceur. La VIP basée sur le flot optique présente les avantages suivants: (i) elle peut travailler sur des séquences d'images, (ii) elle fournit un champ dense et continu de vitesses (un vecteur vitesse pour chaque pixel), (iii) elle améliore la précision des résultats pour les zones de fort gradient de vitesse.

Références

[1] Chabni, A. : <<Etude par méthodologie de type Simulation des Grosses structures de la dynamique de l'interaction et des échanges entre une couche limite et une encoche>>. Thèse de l'Université Paris XI, 1997.
[2] Hiller, W.J., Kowalewski, T., Stella, F. : <<Onset of natural convection in a cube>>. Int. J. Heat mass Transfer, 36: 3251-3263, 1993.
[3] Quénot, G., Pakleza, J. and Kowalewski, T. :<<Particle Image Velocimetry with optical Flow>>. Experimental in Fluids, 1997 (in press).

* LIMSI, Département Communication Homme Machine.
* * Académie Polonaise des Sciences, IPPT PAN, PL 00-049 Varsovie.

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