ÉTUDE DE CHAMPS AÉRODYNAMIQUES POUR DE FAIBLES VITESSES
DT Conditions expérimentales.
a) Montage optique.
L'indice de réfraction de l’air ne dépend guère de la vitesse tant que celle-ci est inférieure à 100 m/s; aussi, comme nous nous proposions une étude en régime nettement subsonique, nous avons choisi, parmi les différentes méthodes optiques, celle des stries car elle est très sensible et de plus, très simple, de réglage rapide, son champ de visée est plus grand que celui de la méthode interférentielle. Le montage choisi est celui de la figure 3 dans lequel la lumière traverse deux fois le champ aérodynamique. Nous avons utilisé comme organe de focalisation de la lumière, un miroir sphérique concave de 310 cm de rayon et 20 cm de diamètre; l'emploi d’un miroir au lieu de lentilles offre l'avantage d’avoir un champ de plus grand diamètre et d'éliminer les aberrations. La source de lumière est une lampe au néon, qui peut suivre des fréquences de tensions d’alimentation allant jusqu’à 100 000 c/s. Comme on le sait, une variation d'indice de réfraction dans la région T déplace l’image I de S et la fait apparaître ou disparaître, après réglage convenable du couteau C.
Le premier dispositif optique du type classique a été réalisé par M. Drarz, Chef du Laboratoire d’Optique au C.R.S.I.M. Nous l'avons entièrement repris en vue de l’adapter aux conditions expérimentales dans la soufflerie, et de rendre son maniement pratique, en particulier en permettant d'orienter instantanément la fente-source de lumière et le couteau dans la direction désirée. L'appareil (fig. 12) comprend notamment : une plate-forme (a) fixée sur un chariot relié, au moyen d’une queue d’aronde, à un support très massif (b) (afin de réduire les vibrations); le déplacement transversal du chariot est assuré par une vis micrométrique (c), ce qui permet de placer l'appareil exactement dans le plan de l’image donnée par le miroir. Dans l’axe de cette plate-forme sont disposés :
— une potence orientable supportant la source de lumière (d) (une lampe au néon, 110 V — 2 W); — une lentille (e) sur support réglable (G — 90 mm, dioptries + 8);
— une chaise supportant la tête de striation (f) par l'intermédiaire d’une bague.
Fig./12
2 Cabrne 1° Cabine
Verne d'essai de /a soufflerie
Appareil & optique is
Emetteur TOUS"
Collecteur
Fig. 12 bis. — Ensemble des deux chambres d'expérience
La tête de striation, dont le déplacement polaire est assuré par la bague, se compose elle-même d’une fente réglable (g) et d’un couteau (h) commandé par une vis micrométrique. |
Enfin, un prisme à réflexion totale (i) envoie l’image lumineuse dans la direction du miroir.
En outre, un support (j) permet de fixer l'appareil photographique dans la position d'observation.
Le miroir est lui-même monté sur un support très massif et permettant, par une suspension à la cardan, de l’orienter dans l’espace.
L'ensemble a donné lieu à une réalisation industrielle très soignée.
b) Soufflerte.
Pour éviter l’emploi de deux glaces qui doivent être rigoureusement planes et parallèles pour les fenêtres du tunnel aérodynamique, nous avions intérêt à disposer d’une soufflerie type Eiffel à veine libre; celle-ci présente, de plus, l'avantage de simplifier la fixation d’une maquette. En outre, le diamètre de la veine doit être du même ordre que le diamètre du faisceau lumineux, et la vitesse du courant d’air suffisante pour obtenir.des striogrammes.
M. J. Varensi, Directeur de l’Institut de Mécanique des Fluides de Marseille, a aimablement mis à notre disposition une soufflerie à veine libre, de 30 cm de diamètre, pouvant atteindre des vitesses d'écoulement de l’ordre de 80 m/s, équipée d’un moteur à courant continu à vitesse réglable.
La chambre d’expérience de cette soufflerie avait 2 m X 2 m environ, ce qui ne permettait pas l’installation du montage optique nécessitant une distance de 3,1 m du miroir à la source de lumière; il a donc fallu agrandir cette chambre. A cet effet, il a fallu construire une seconde cabine étanche de 1,6 m X 1,3 m X 2 m, suffisamment robuste pour supporter la poussée de l’air extérieur lorsque la chambre est en dépression (fig. 12 bis). Un tuyau de 40 cm de diamètre et de 140 cm de long relie cette deuxième cabine à celle de la soufflerie., Ce tuyau est amovible, ce qui permet d'isoler la cabine et, par suite, de remettre rapidement la soufflerie dans l’état où elle nous a été prêtée.
Les commandes de la soufflerie étant dans la première chambre, il nous fallut encore prévoir un second tableau de commande dans la nouvelle cabine. De même nous avons installé un deuxième manomètre relié au Pitot, permettant le contrôle de la vitesse d'écoulement.
c) Emetteur d'ultra-sons.
L'émetteur d’ultra-sons, réglé par M. GAvREAU, Chef du Laboratoire d’'Electroacoustique du C.R.S.IM. et M. MIANE, du même Laboratoire, comprend notamment (fig. 13) :
À — hétérodyne pouvant fournir une tension sinusoïdale de 15 à 150“kc/s:
B — amplificateur de 90 W alimentant C;
C — bobine fixe (formant primaire d’un transformateur dont la spire solidaire du cylindre vibrant D est le secondaire) sur le noyau d'un électro-aimant alimenté en 110 V continu ;
D — cylindre résonnant en dural:
E — oscillographe permettant de contrôler la résonance et le maximum
, » A x . \ d'amplitude grâce à un microphone à condensateur dont la base du cylindre vibrant est l’armature mobile:
F — transformateur donnant 110 V.H.F., à partir de la basse impédance alimentant C;
G — lampe au néon alimentée par F, éclairée en synchronisme avec le cylindre vibrant;
Fig. 13. — Schéma de l’émetteur d’ultra-sons
H — redresseur dans le circuit de la lampe au néon, ne laissant passer qu’une seule alternance par période.
Ainsi, l’éclairage est modulé à la même fréquence que le faisceau ultrasonore, une onde progressive paraît immobile et peut être observée ou photographiée avec tout le temps de pose voulu.
2,12 Difficultés rencontrées aux premiers essais et améliorations apportées.
a) Ainsi que nous l’avons dit, l’indice de réfraction de l’air varie peu avec la vitesse tant que celle-ci est faible. En effet, d’après la relation de
