Caméra rapide haute résolution pour la mesure de nuages de bulles en écoulement à haute vitesse

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La recherche qui sera effectuée avec l'équipement demandé s'inscrit dans le contexte de la production d'énergie respectueuse de l'environnement et du développement durable. En effet, General Electric Canada et les Prof. Etienne et Béguin ont établi une Chaire de recherche industrielle en écoulement diphasique. L'équipement sera utilisé par la Chaire et les candidats pour caractériser les écoulements diphasiques air-eau. La recherche vise à caractériser le rendement des récentes turbines aérantes qui permettent d'oxygéner l'eau turbinée. L'amélioration d'injection d'air au niveau des turbines hydroélectriques est essentielle pour préserver leur intégrité ainsi que pour améliorer la qualité de l'eau en sortie de turbine. Enfin, rappelons que 50% des composantes industrielles fonctionnent en écoulement diphasique. La prédiction des efforts induits par les écoulements diphasiques est nécessaire au dimensionnement de nombreuses composantes des systèmes industriels tels que les générateurs de vapeur des centrales nucléaires et les échangeurs de chaleur multiphasiques. En effet, les forces instationnaires qui résultent du passage de l'écoulement diphasique entrainent une fatigue matérielle des structures environnantes dont il faut tenir compte. D'autre part, l'écoulement du mélange d'air et d'eau est devenu une préoccupation importante des fabricants et exploitants de turbines hydroélectriques puisque les règlementations exigent désormais qu'un taux d'oxygène plancher soit garanti. L'injection d'air s'impose alors comme le seul moyen viable économiquement. Toutefois, bien que l'introduction d'air au niveau de la turbine contribue à prévenir la cavitation et permette d'amortir les vibrations des aubes de turbine, l'ajout d'air a un impact négatif sur le rendement énergétique. L'optimisation de l'écoulement diphasique est alors nécessaire. L'équipement demandé a pour objectif de permettre de déterminer précisément l'erreur sur le taux de vide mesuré par sonde optique à haute vitesse d'écoulement (10 m/s). En effet, des sondes optiques de 50 microns de diamètre taillées en pointe permettent de mesurer le taux de vide local, au milieu du nuage de bulles. Toutefois, cette mesure est entachée d'erreur parce que lorsque la bulle traverse la fibre optique, l'interface air-eau se déforme différemment lorsque la bulle attaque la fibre que lorsque la fibre atteint de nouveau l'eau. Par ailleurs, ces déformations dépendent de la vitesse relative entre la sonde et la bulle, donc directement de la vitesse de l'écoulement. En outre, l'équipement sollicité va contribuer à l'identification et la mesure de la dynamique des écoulements diphasiques, essentielle pour comprendre, prédire et modéliser les forces s'exerçant sur les parois des structures environnantes ainsi que pour déterminer la nature et la qualité même des écoulements diphasiques.