Mesures de champs de vitesse acoustique en écoulement turbulent à l’aide de systèmes optiques

Cette thèse aborde la problématique de la mesure de la vitesse acoustique dans les écoulements en conduit à l’aide de deux systèmes optiques: la Vélocimétrie par Image de Particule (Particle Image Velocimetry (PIV)) et la Vélocimétrie Laser Doppler (Laser Doppler Velocimetry (LDV)). L’objectif principal est de développer une méthode expérimentale ainsi qu’une technique de traitement du signal associée permettant de mesurer la vitesse acoustique dans un écoulement turbulent en conduit. Deux méthodes expérimentales différentes sont utilisées: méthode synchrone et méthode asynchrone. La méthode synchrone exige une connaissance préalable du signal acoustique, ce qui nécessite de synchroniser le système de mesure optique avec un signal de référence (par exemple, un signal microphone). En outre, la taille des données mesurées requises pour cette méthode est énorme et la durée de la mesure est longue. Pour surmonter les difficultés de la méthode synchrone, la méthode de mesure asynchrone est développée. Cette méthode s’appuie sur les techniques d’échantillonnage parcimonieux (Compressed Sensing (CS)) pour améliorer l’extraction de la vitesse acoustique à partir des systèmes de mesure optique. Cette méthode réduit à la fois la durée des mesures et la taille des données. Elle permet également de mesurer la vitesse acoustique sans connaissance préalable du signal acoustique. En outre, la fréquence de la vitesse acoustique mesurée n’est pas limitée par le critère de Shannon et, par conséquent, un système PIV à faible fréquence d’échantillonnage peut être utilisé pour mesurer des signaux acoustiques à haute fréquence. Les résultats des deux méthodes montrent une bonne concordance avec les mesures classiques par microphones. Les résultats contribuent à la compréhension des phénomènes acoustiques dans les écoulements en conduit et fournissent une base pour les développements futurs en matière de contrôle du bruit et de compréhension des bruits d’origine aérodynamique.