Qu'est-ce que la vélocimétrie par image de particules?
La vélocimétrie par image de particules (PIV) est une méthode couramment utilisée pour visualiser le flux de particules dans un fluide. Le PIV est souvent mis en œuvre à des fins de recherche ou d’éducation, et permet à un scientifique de mesurer la vitesse et le mouvement de fluides tels que l’eau. Il existe plusieurs approches de la vélocimétrie par imagerie de particules et la technique continue de s’améliorer à mesure que de nouvelles technologies se développent.
Pour visualiser le mouvement d'un fluide, de très petites particules appelées "traceurs" sont introduites dans le flux. En raison de leur petite taille, ces particules de traçage se comportent de manière presque identique au fluide étudié. Les traceurs utilisés dans le PIV peuvent être éclairés par le scientifique, ce qui les rend facilement visibles. La vélocimétrie par image de particules utilise souvent un logiciel informatique pour enregistrer et améliorer les traceurs visibles.
Quelques particules de traceur différentes peuvent être utilisées; Les petites perles de verre, les paillettes d'aluminium et les gouttelettes d'huile sont trois matériaux courants pouvant être utilisés à cette fin. Ces traceurs reflètent très bien la lumière et augmentent la visibilité d'un fluide. Les réflexions lumineuses peuvent être étudiées à l'œil nu ou capturées par une caméra pour analyse. Bien que n'importe quelle source de lumière puisse suffire à la PIV, un laser est généralement utilisé lorsque la précision est importante.
La photographie sur film était la principale méthode d’enregistrement des mouvements de particules lorsque la PIV a été développée, bien que l’invention d’appareils photo numériques peu coûteux ait rendu l’approche analogique obsolète. Les images de particules numériques haute résolution sont maintenant monnaie courante. Certains programmes informatiques sont capables de reconnaître et de suivre automatiquement chaque traceur dans une image PIV, et fournissent des données en temps réel sur le mouvement d'un fluide.
La vélocimétrie par image de particules standard enregistre le mouvement d'un fluide en deux dimensions. Certaines variations de la PIV améliorent cette capacité et permettent une visualisation en trois dimensions. Cette approche utilise deux caméras au lieu d'une, et est souvent appelée PIV stéréoscopique . À l'aide d'un logiciel informatique spécial, les points de vue de ces deux caméras sont combinés pour créer un nouveau point de vue.
La vélocimétrie par image de particules a de nombreuses applications. Il est couramment utilisé dans le domaine du génie aérospatial et permet aux scientifiques de voir le flux d’air au-dessus d’une aile d’avion ou d’une autre surface de contrôle. La PIV est également utilisée dans le milieu de la santé. L'étude du mouvement des fluides dans le corps aide les médecins à visualiser la circulation sanguine et à développer de nouveaux implants médicaux. De plus, les biologistes utilisent aussi parfois la vélocimétrie par imagerie de particules pour étudier le mouvement de nage des poissons ou d’autres créatures marines.