Etude numérique et expérimentale de la propagation d'un rayon laser dans un écoulement turbulent soumis à des gradients thermiques

Abstract

Dans le but de mesurer les fluctuations de température et, plus généralement, de masse volumique, dans un milieu fortement chauffé, on fait traverser celui-ci par un rayon laser. Les travaux présentés font appel aux seuls changements de direction du rayon lumineux alors que, la plus part des techniques optiques utilisent soit l’amplitude, soit la fréquence, soit la phase, soit des combinaisons de ces paramètres de l’onde transportée dans le milieu étudié. La relation entre les valeurs efficaces des fluctuations de température, et en cœfficient de diffusion relatif à l’indice de réfraction est alors mise en évidence et doit permettre de calculer ces valeurs efficaces par l’intermédiaire des fluctuations d’angle du rayon laser. Un code de calcul basé sur l’hypothèse de processus aléatoire de Markov pour la direction du rayon laser au cours de la propagation, permet en résolvant un problème de contrôle optimal de calculer localement ce cœfficient de diffusion. Ce dernier apporte ainsi une contribution à la mesure des fluctuations de température et permet de calculer le gradient de température dans une flamme turbulente plane. Les résultats obtenus montrent que l’approximation de l’optique géométrique et le modèle de Markov se recoupent, à condition que les dimensions de structures turbulentes ne dépassent pas une certaine échelle.