13 ème Congrès Français de Visualisation et de Traitement d’Images en Mécanique des Fluides Reims, 16 – 20 novembre 2009 FLUVIS U 13 / ART – XXX Copyright © 2009 FLUVISU Page 1 TECHNIQUES DE MESURES TRIDIMENSIONNELLES POUR LES ECOULEMENTS FLUIDES Laurent DAVID a,* , Damien CALLUAUD a , Ludovic CHATELLIER a , Sébastien JARNY a , Lionel THOMAS a , Benoit TREMBLAIS b a Laboratoire d’Etudes Aérodynamiques, Université de Poitiers, CNRS, ENSMA, SP2MI, Bd Marie et Pierre Curie, Téléport 2, 86962 Futuroscope cedex, France b Laboratoire XLIM-Signal Image Communication, Université de Poitiers, CNRS, SP2MI, Bd Marie et Pierre Curie, téléport 2, 86962 Futuroscope Chasseneuil, France * Laurent.David@univ-poitiers.fr Résumé Au cours de ces dernières années, la vélocimétrie par imagerie de particules s’est imposée comme une technique de mesures des vitesses indispensable à l’étude des écoulements fluides instationnaires. L’évolution naturelle vers des mesures des trois composantes des vitesses dans un plan puis dans plusieurs plans et dans un volume est apparue nécessaire en raison du caractère souvent tridimensionnel des écoulements. Une présentation des différentes techniques de mesure des trois composantes de la vitesse dans un plan ou un volume basées sur des approches PIV est proposée dans ce papier. Mots Clés : Stéréoscopie-PIV/Multiplans-SPIV/Surfacique-PIV/Volumique-PIV 1. Introduction La technique de vélocimétrie par imagerie de particules est aujourd’hui arrivée à maturité pour autoriser des mesures des deux composantes des vitesses des fluides dans un plan avec une très bonne précision. Les récents challenges internationaux de PIV (Stanislas et al. [2003][2005][2008]) ont montré que pour des images synthétiques une précision inférieure au centième de pixel pouvait être atteinte et que dans le cas d’images réelles une précision de l’ordre du dixième de pixel, voir inférieure, pouvait être obtenue sous réserve bien sûr d’une expérimentation soignée et de l’emploi d’algorithmes sophistiqués. Les écoulements étant pour la plus part tridimensionnels, l’extension de cette technique de mesure à la mesure des trois composantes de la vitesse dans un plan ou un volume semble tout à fait naturelle. Dans ce papier, à partir d’un rapide état de l’art sur les techniques de mesures tridimensionnelles développées ces dernières années, une présentation plus détaillée de la stéréocopie PIV, des mesures tridimensionnelles à partir de plusieurs champs simultanés, des mesures de surfaces tridimensionnelles et des mesures volumiques par simple ou multi capteurs est proposée. 2. Etat de l’art des techniques de mesures tridimensionnelles Les écoulements étant majoritairement tridimensionnels, la vélocimétrie par imagerie de particules a été rapidement étendue à la mesure des trois composantes de la vitesse. Les techniques actuelles existantes de vélocimétrie tridimensionnelle par l’éclairement au moyen de laser peuvent se diviser en trois grandes familles :  les méthodes d’acquisitions ponctuelles mesurant en un point les trois composantes de la vitesse, on parle de mesures 0D3C. La LDV par exemple permet des mesures des 3 composantes de vitesse en un point.  les méthodes bidimensionnelles adaptées à la mesure tridimensionnelle qui permettent d’obtenir les trois composantes de la vitesse dans un plan de l’écoulement, on parle alors de mesures 2D3C. Il s’agit des mesures par stéréoscopie principalement.