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Mise en oeuvre d'un Lidar 1.5µm pour la caractérisation d'écoulements sur une plateforme d'appontage d'une maquette simplifiée de Frégate en soufflerie

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Pour citer ce document :
URI: http://hdl.handle.net/2042/63569
Title: Mise en oeuvre d'un Lidar 1.5µm pour la caractérisation d'écoulements sur une plateforme d'appontage d'une maquette simplifiée de Frégate en soufflerie
Author: Dolfi-Bouteyre, Agnes; Goular, Didier; Augère, Béatrice; Monnier, Jean-Claude; Gilliot, Anne; Gallas, Quentin; Goular, Yoann; Valla, Matthieu
Abstract: Le centre Onera de Lille a effectué dans sa soufflerie L2, des mesures d'écoulement sur une maquette simplifiée de frégate afin de caractériser quantitativement et d'une manière détaillée des phénomènes instationnaires qui y sont présents. Outre des capteurs de pression, deux systèmes optiques ont été mis en ?uvre pour cette étude. La veine d'essais de la soufflerie a une largeur de 6 m, une hauteur de 2,4 m et une longueur de 13 m. Sa motorisation permet d'atteindre une vitesse maximale de vent de l'ordre de 20 m/s. La maquette utilisée est une géométrie simplifiée d'un navire de type frégate à l'échelle 1/100. La plateforme d'appontage située à l'arrière de la maquette a une longueur de 26,5 cm et une largeur de 18 cm. Sur le plan métrologique, la maquette est équipée de vingt-trois capteurs de pression instationnaire répartis sur toute la surface de la plateforme d'appontage qui permettent d'avoir une cartographie détaillée des fluctuations de pression pariétale à une fréquence d'acquisition élevée (à savoir 20 Khz). Pour caractériser quantitativement le comportement instationnaire de l'écoulement au-dessus de la plateforme d?appontage, l'instrumentation en capteur de pression est complété pour une chaîne PIV 3 composantes dont la cadence d'acquisition est de 5 cartes de vitesse instantanée par seconde. L'implantation de cette chaîne PIV est de type ""embarqué"", c'est-à-dire qu'elle est directement fixée au plancher tournant de la veine d'essais et sonde un plan horizontal parallèle à la plateforme d'appontage.   Une mesure complémentaire par Lidar a été mise en place en parallèle des mesures effectuées par la chaine PIV et les capteurs de pression. L'intérêt de la mesure Lidar est la réalisation d'une mesure à distance donc sans perturbation de l'écoulement ainsi que le potentiel très intéressant d'être transposable en grandeur réelle sur une frégate échelle 1. L'Onera a une expérience reconnue dans la conception de Lidar pour des mesures en extérieur pour la caractérisation fine de la dynamique des tourbillons de sillages dans des gammes de portée allant de 30 à 800m ou pour la caractérisation aérologique sur des distances allant de 100m à 15km. Pour ces essais en soufflerie, un développement spécifique de lidar anémométrique a été effectué afin de s'adapter aux conditions de mesure. En particulier, compte tenu de la faible dimension de la zone d'analyse requise (1cm), l'anémomètre Lidar a été conçu autour d'une architecture entièrement fibrée utilisant une source laser continue. Le laser émet à 1.5µm, longueur d'onde à sécurité oculaire. Le Lidar est situé sur le côté de la veine, a environ 3m de la maquette, et vise perpendiculairement à la direction de l'écoulement. Il mesure le spectre de la projection de vitesse air sur l'axe laser. Sa direction de visée est balayée dans le plan horizontal au-dessus de la plateforme d'appontage, fournissant des spectres de vitesse en des points jointifs situés sur une quasi-droite dans la direction de l'écoulement. La rapidité des phénomènes à observer a conduit à utiliser un système de balayage permettant de couvrir une ligne de mesure sur la zone d'appontage en moins de 10ms. Par rapport à la PIV qui fournit une carte des vitesses instantanées à la cadence de 5Hz, le Lidar fournit une carte des vitesses pendant une durée de 10ms à la cadence de 10Hz Le détail de la méthode de mesure sera décrit dans l'article et les résultats de mesures issues des différents instruments seront présentés.
Subject: frégate; soufflerie; PIV; appontage; anémométrie; Lidar; écoulement instationnaire
Publisher: AFM, Association Française de Mécanique
Date: 2017

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  • Président comité d'organisation : Thomas Rougelot
  • Président du conseil scientifique : Jianfu Shao
  • Co-Présidents du conseil scientifique : Gilmar Mompean et Eric Markiewicz
  • Editeur : Association Française de Mécanique
  • ISSN : 2491-715X (en ligne)
  • Contact : cfm2017