TomoPIV 4D

La plateforme d’équipements de la Fédération vient de s’enrichir d’une chaîne instrumentale unique pour la visualisation 4D d’écoulements à haute résolution spatiale et temporelle.

Localisation

IMFT (Bâtiment Castex)

Contact

Sébastien Cazin – IMFT, 05.34.32.28.29, Sebastien.Cazin@imft.fr

Description

La chaîne « TomoPIV 4D » a été acquise en 2017 dans le cadre du projet I-MATECBIO 2015-2020 financé par le Ministère de la recherche et de l’enseignement supérieur, le CNRS, la région Occitanie et Toulouse Métropole. Ce dispositif optique, non intrusif, permet de réaliser une caractérisation instantanée des 3 composantes de vitesse, résolue en temps, dans des écoulements . Le principe de mesure consiste à ensemencer un écoulement (liquide ou gaz) avec des particules (traceurs), à éclairer en volume ces dernières au moyen d’un faisceau laser de puissance et à imager suivant différents angles de vues au moyen de 4 caméras rapides les spots de diffusion issus de ces particules. Les images ainsi obtenues sont ensuite traitées et combinées entre elles via une calibration 3D et leur comparaison par inter corrélation d’éléments de volumes ou par le suivi individuel des traceurs, issus de pas de temps consécutifs permettent d’extraire respectivement un champ de vitesses 3D (approche Eulérienne) ou une distribution de trajectoires 3D des particules (approche Lagrangienne).

La solution technique retenue lors des 2 appels d’offre (2016 & 2017) consiste en un instrument de mesure complet comprenant : stations et logiciels d’acquisition, de calibration, de calcul 3D-3C (Eulérien) et 4D (Eulérien et Lagrangien) opérant à haut taux d’ensemencement (~ 0.1ppp), 2 caméras (1Mpixels) ultra rapides (>22500im/s) et 4 caméras haute définition (4Mpixels) moyennes cadences (>1400im/s) et leurs accessoires et périphériques associés (Optiques, Montures Scheimpflug, rotules 3 axes, mires 2D et 3D de calibration, boitiers de synchronisation,…) ainsi qu’un laser haute puissance et haute cadence à double cavité (2x60mJ à 1kHz). Cette technique de pointe, couplée à des matériels d’imagerie rapide déjà présents dans nos laboratoires, offre une solution de caractérisation 4D d’écoulements à hautes résolutions spatiales et temporelles, actuellement unique en France.

Ces dispositifs ont d’ores et déjà été mis en œuvre, pour tout ou partie, dans des projets de recherche de laboratoires de la fédération tels que : « Etude de l’écoulement en aval d’un profil d’aile d’avion déformable », « Caractérisation d’injecteurs de type Airblast (réduction d’émission de polluants) », « Etude de l’influence des gaz dissous dans les procédés d’atomisation », « Etude de l’interaction entre la turbulence de l’océan et des micro-organismes actifs (plancton, copépodes) ». 

Conditions d’utilisation du matériel

Pour pouvoir utiliser le matériel, un personnel permanent et compétent (optiques, imagerie, lasers) formé à son emploi doit être responsable de la prise en charge technique du matériel dans le laboratoire concerné. Cette personne doit prendre contact une semaine à l’avance avec Sébastien Cazin pour récupérer et rendre le matériel (camera rapides) ; pour les matériels qui ne voyageront a priori pas (type chaine TOMO PIV 4D), l’expérimentation devra dans la mesure du possible être acheminée à l’IMFT dans la salle TOMO PIV dédiée à ce diagnostic. 
Des actions de formation collectives à l’utilisation du matériel, à destination prioritaire des permanents, peuvent être organisées par FERMaT à la demande des responsables de thème. En revanche, FERMaT ne prend pas en charge l’installation du matériel et le suivi des mesures pour une campagne d’essai particulière.

Procédure d’utilisation

Un appel d’offre est effectué chaque semestre. Pour faire une demande de réservation vous devez remplir le formulaire suivant et le transmettre AU RESPONSABLE DE THEME de l’action FERMaT concernée en lui envoyant le formulaire suivant :

  • Thème de l’action FERMaT :

  • Nom du responsable de thème :
  • Nom de l’action de recherche concernée :
  • Nom du responsable de l’action de recherche :
  • 
Nom du responsable technique local pour le matériel :

  • Nom de l’utilisateur du matériel :
  • Nature des mesures :

  • Matériel demandé :
  • 
Lieu d’utilisation :
  • 
Durée d’emprunt souhaitée :

  • Période durant laquelle l’emprunt peut avoir lieu :

Détail des matériels

Matériel mobile dans la fédération : 

-2 Caméras rapides VISION RESEARCH V2012 (22500 im/s en 1280×800 pixels, 288Go mémoire embarquée, 1disque 2To interne) ;

-2 PC d’acquisition spécifiques associés aux caméras V2012.

Matériels disponibles dans la salle TOMO PIV de l’IMFT :

-4 caméras VEO VISION RESEARCH (1400im/s en 2600x1800pixels, 72Go mémoire embarquée)  +4 optiques 100mm et 200mm, 4 montures Scheimpflug, 4 rotules, jeu de mires de calibration 3D).

-2 PC d’acquisition et de traitement TOMO PIV 4D + 2 boitiers synchro (High Speed Controller)

-1 laser haute fréquence Photonics Industries DM60-527-DH (2x60mJ à 1kHz) + optiques génératrices de nappes et de volumes. Un moniteur d’énergie >120W.

Pour utiliser ce matériel :