Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg

Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg

PROJET DE FIN D’ETUDES
Auteur : Ferkous Pierre	Promotion : 2015
Titre : Flow visualization with a Five Hole Probe in a wind tunnel	Soutenance :
Structure d’accueil : Hochschule Offenburg IUAS laboratory
Nb de volume(s) : Nb de pages : 41 Nb de références bibliographiques : 13
Résumé: Air flow visualization systems are very useful tools to design aerodynamic efficient systems. The aim of the project is to design a system measuring velocity field of an air flow. The system has to acquire autonomously air velocity vectors in a user-determined volume. The invasive pneumatic probe is a cheap tool to acquire information about flow fields. However this kind of probe can impact the visualized flow and gives only local flow information. These probes work with air pressure sensors. These sensors allows to determinate locally the air velocity magnitude flowing one direction. By coupling several of these sensors each oriented in different direction, the direction of the flow can be locally determined. This is the main idea of the Multiple Hole Probe (MHP). A calibration process can compensate the defect in shape of the MHP and gives the equation linking the pressure of holes and the velocity vector information. Accuracy and valid range are conditioned by the calibration algorithm. Our algorithm allows to have a range about sixty degrees for an accuracy of one degree. The reduction data algorithm is an important step because it determines the calculation time for the velocity vectors from the air pressures. The created algorithm provides the angle and the magnitude of the vector almost instantly. Finally the visualization of the data can be performed in several way. The streamlines is often used because of its clarity and its ease of understanding the behaviour of the fluid. The LIC representation gives a more dense representation of the flow so mental interpolation is not anymore needed. However this method is calculation time costly.
Mots clés : Visualisation de champ de vecteur, Flux d’air, Multi Hole Probe, Calibration, Octave
Traduction: Les systèmes de visualisation de flux d'air sont des outils très utiles pour la conception de modèles aérodynamiques. Le projet a pour but de concevoir et de réaliser un système de mesure de flux d'air adapté à une soufflerie. Le système doit pouvoir acquérir des données sur la vitesse de l'air dans un volume données de manière autonome. Les sondes pneumatiques invasives sont un moyen économe d'acquérir des informations locales sur un flux d'air. Ces sondes fonctionnent à l'aide de capteurs de pression d'air. Ces capteurs permettent de déterminer la vitesse de l'air localement dans une direction donnée. En couplant plusieurs de ces capteurs orientés dans différentes directions on peut déterminer la direction du flux localement. C'est l'idée principale des sondes à trous multiples (MHP). La calibration permet de compenser les défauts de formes de la sonde et donne les équations liant pression des capteurs et informations sur le vecteur vitesse. La précision et le domaine de validité des mesures sont conditionnés par la méthode de calibration utilisée. La méthode choisie permet de mesurer un flux d'air dans un domaine de plus ou moins soixante degrés pour une précision au degré près. La réduction des données de calibration est une étape importante car c'est celle qui détermine le temps de calcul du vecteur vitesse à partir des pressions de la sonde. La méthode utilisée permet d'obtenir le vecteur vitesse de manière quasi instantanée à partir des pressions. Finalement, la visualisation d'un champ de vecteur peut être réalisée de diverses manières. La représentation des lignes de champs est souvent employée car elle permet de comprendre assez aisément le comportement du fluide. La représentation LIC permet d'avoir une visualisation dense du flux ainsi l'interpolation mental est réduite à néant. Cependant ces méthodes de visualisation sont coûteuses en temps de calcul.