SUPERSTAD — Mesures de champs fluides par super-résolution pour le transport et la dissipation de grandeur scalaire

Afin de prédire le transfert de chaleur et de masse dans des écoulements naturels ou de réacteurs, des expériences de laboratoires sont nécessaires avec des mesures suffisamment fines pour éviter de lisser les petites structures turbulentes. Dans ce projet, nous proposons d’éprouver et d’appliquer une nouvelle technique optique, qui exploiterait individuellement les signaux de particules luminescentes sous-micrométriques, ensemencées dans l’écoulement. A chaque impulsion laser, les particules formeraient une toile dense de thermomètres où chaque thermomètre serait positionné dans les trois dimensions avec une résolution meilleure que le pixel, soit quelques microns. Les trois composantes de la vitesse seraient aussi obtenues à chaque point en utilisant les approches de Particle Tracking Velocimetry (PTV) 3D développées à l’ONERA. Pour valider ce concept, des premières mesures serait effectuées dans un jet de laboratoire, et comparées à des mesures obtenues par des sondes micro fils courtes et ultra fines, récemment développées à l’ONERA. Les particules luminescentes seront aussi optimisées en considérant des méthodes de synthèse en voie liquide. Finalement, cette méthode couplée sera appliquée à un banc de grand jet turbulent de référence pour obtenir des termes couplés de température et de vitesse, et pour mesurer directement le taux de dissipation de la variance de la température. Ces données vont mettre en lumière la physique du transport de grandeur scalaire dans des écoulements à hauts nombres de Reynolds, et vont servir à développer et tester des modèles de turbulence pour améliorer la fiabilité des simulations RANS et LES.