Développements d'une technique d'analyse quantitative automatisée en écoulements tridimensionnels ; application à l'écoulement naissant autour d'un cylindre en incidence PDF Download
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Author: Laurent David
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Languages : fr
Pages : 243
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Book Description
CE TRAVAIL A POUR BUT DE CONTRIBUER AU DEVELOPPEMENT DE TECHNIQUES DE VELOCIMETRIE PAR IMAGERIE DE PARTICULES POUR L'ANALYSE DE VISUALISATIONS D'ECOULEMENTS HYDRODYNAMIQUES NAISSANT A L'AVAL D'OBSTACLES. L'AUTOMATISATION DE LA TECHNIQUE PAR SUIVI D'ELEMENTS DE TRAJECTOIRES PARTICULAIRES (PARTICLE STREAK VELOCIMETRY) ET LES DEVELOPPEMENTS DE NOUVEAUX OUTILS DONNANT ACCES A LA CIRCULATION, A LA VORTICITE, A LA FONCTION DE COURANT ET AU CHAMP DE PRESSION SONT VALIDES SUR L'ETUDE DE L'ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL GENERE A L'AVAL D'UN CYLINDRE DE SECTION CIRCULAIRE POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE 1000. UNE COMPARAISON ENTRE LES TROIS PRINCIPALES TECHNIQUES PLEIN CHAMP DE VELOCIMETRIE PARTICULAIRE (PARTICLE STREAK VELOCIMETRY, PARTICLE TRACKING VELOCIMETRY, PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY) PRECISE LES CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES DE CHAQUE METHODE DE MESURE. LA LIMITATION ACTUELLE DE CES MOYENS D'ANALYSE PAR TRAITEMENT D'IMAGES A DES ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS A MOTIVE LE DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU DISPOSITIF DE VELOCIMETRIE TRIDIMENSIONNELLE (PSV-3D). LA MISE EN PLACE D'UNE TECHNIQUE OPTIQUE DE VISUALISATION D'UN ECOULEMENT PAR TOMOGRAPHIES MULTIPLES SIMULTANEES, DE SECTIONS CONTIGUES, ASSOCIEE A UN CODAGE DU CHEMINEMENT PARTICULAIRE RELEVE AU MOYEN D'UNE TECHNIQUE PAR SUIVI D'ELEMENTS DE TRAJECTOIRES PARTICULAIRES A ETE ETUDIEE. POUR LA PREMIERE FOIS, LA FAISABILITE DE L'USAGE D'UN TEL DISPOSITIF POUR L'ETUDE D'UN ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL, PAR LA NATURE MEME DE SA GEOMETRIE (ECOULEMENT NAISSANT A L'AVAL D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN INCIDENCE), A ETE DEMONTREE
Author: Laurent David
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Languages : fr
Pages : 243
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CE TRAVAIL A POUR BUT DE CONTRIBUER AU DEVELOPPEMENT DE TECHNIQUES DE VELOCIMETRIE PAR IMAGERIE DE PARTICULES POUR L'ANALYSE DE VISUALISATIONS D'ECOULEMENTS HYDRODYNAMIQUES NAISSANT A L'AVAL D'OBSTACLES. L'AUTOMATISATION DE LA TECHNIQUE PAR SUIVI D'ELEMENTS DE TRAJECTOIRES PARTICULAIRES (PARTICLE STREAK VELOCIMETRY) ET LES DEVELOPPEMENTS DE NOUVEAUX OUTILS DONNANT ACCES A LA CIRCULATION, A LA VORTICITE, A LA FONCTION DE COURANT ET AU CHAMP DE PRESSION SONT VALIDES SUR L'ETUDE DE L'ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL GENERE A L'AVAL D'UN CYLINDRE DE SECTION CIRCULAIRE POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE 1000. UNE COMPARAISON ENTRE LES TROIS PRINCIPALES TECHNIQUES PLEIN CHAMP DE VELOCIMETRIE PARTICULAIRE (PARTICLE STREAK VELOCIMETRY, PARTICLE TRACKING VELOCIMETRY, PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY) PRECISE LES CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES DE CHAQUE METHODE DE MESURE. LA LIMITATION ACTUELLE DE CES MOYENS D'ANALYSE PAR TRAITEMENT D'IMAGES A DES ECOULEMENTS BIDIMENSIONNELS A MOTIVE LE DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU DISPOSITIF DE VELOCIMETRIE TRIDIMENSIONNELLE (PSV-3D). LA MISE EN PLACE D'UNE TECHNIQUE OPTIQUE DE VISUALISATION D'UN ECOULEMENT PAR TOMOGRAPHIES MULTIPLES SIMULTANEES, DE SECTIONS CONTIGUES, ASSOCIEE A UN CODAGE DU CHEMINEMENT PARTICULAIRE RELEVE AU MOYEN D'UNE TECHNIQUE PAR SUIVI D'ELEMENTS DE TRAJECTOIRES PARTICULAIRES A ETE ETUDIEE. POUR LA PREMIERE FOIS, LA FAISABILITE DE L'USAGE D'UN TEL DISPOSITIF POUR L'ETUDE D'UN ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL, PAR LA NATURE MEME DE SA GEOMETRIE (ECOULEMENT NAISSANT A L'AVAL D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN INCIDENCE), A ETE DEMONTREE
Author: Bruno Troff
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Languages : fr
Pages : 151
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Author: Gérard Pineau
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Languages : fr
Pages : 140
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ON CONSIDERE, PAR VOIE EXPERIMENTALE, L'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL INSTATIONNAIRE D'UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE ENGENDRE PAR LE DEPART IMPULSIF D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE DELIMITE PAR DES JOUES D'EXTREMITES. LES EXPERIENCES SONT REALISEES AVEC DES CYLINDRES D'ALLONGEMENT 5 ET 10, POUR DEUX VALEURS DU NOMBRE DE REYNOLDS (1000 ET 3000). L'ETUDE A POUR OBJET LA MISE EN EVIDENCE DES EFFETS TRIDIMENSIONNELS ENGENDRES PAR LES PLAQUES DE GARDE, L'EVALUATION DE LEUR INFLUENCE SUR L'ECOULEMENT PRINCIPAL ET LA DETERMINATION DE LEUR MODE DE DEVELOPPEMENT AU COURS DU TEMPS. POUR UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES PHENOMENES, IL A ETE FAIT APPEL A DES TECHNIQUES DE VISUALISATION COMPLEMENTAIRES PERMETTANT D'OBTENIR, D'UNE PART, DES INFORMATIONS QUALITATIVES SUR LA GENERATION ET LE TRANSPORT DE LA VORTICITE, D'AUTRE PART DES DONNEES QUANTITATIVES SUR LE CHAMP COMPLET VISUALISE, TELLES QUE LE RESEAU DES LIGNES DE COURANT, LES TRAJECTOIRES DES POINTS SINGULIERS, LA TAILLE DU PROCHE SILLAGE ET L'EVOLUTION DE LA COMPOSANTE AXIALE DE LA VITESSE SUIVANT CERTAINES DIRECTIONS. DES DONNEES NOUVELLES SONT APPORTEES PAR UNE ANALYSE COMPARATIVE DES RESULTATS OBTENUS DANS DIFFERENTES SECTIONS DROITES ET SELON L'ENVERGURE; LES INFLUENCES RESPECTIVES DU NOMBRE DE REYNOLDS ET DE L'ALLONGEMENT SONT DEGAGEES
Author: Antoine Garapon (physicien).)
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Languages : fr
Pages : 167
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UNE METHODE EULERIENNE A MAILLAGE ADAPTATIF EST UTILISEE POUR MODELISER UN ECOULEMENT DE FLUIDE VISQUEUX, INCOMPRESSIBLE ET TURBULENT AUTOUR D'UN PROFIL BIDIMENSIONNEL PLACE SOUS LA SURFACE LIBRE. LA FERMETURE DES EQUATIONS EST ASSUREE PAR LE MODELE DE TURBULENCE DE -. LA DISCRETISATION DES EQUATIONS DE TRANSPORT EST EFFECTUEE PAR LE SCHEMA UNIEXPONENTIEL, L'EQUATION DE PRESSION EST OBTENUE PAR LA RECONSTRUCTION DE RHYE & CHOW, ENFIN, L'ALGORITHME PISO ASSURE LE COUPLAGE VITESSE-PRESSION. L'APPLICATION DE CETTE METHODE A L'ETUDE DE L'ECOULEMENT TRIDIMENSIONNEL AUTOUR D'UNE CARENE DE SERIES 60 CONDUISANT A L'ECHEC, UNE NOUVELLE METHODE DE PRISE EN COMPTE DE LA SURFACE LIBRE A ETE DEVELOPPEE. CETTE METHODE A ETE ENSUITE VALIDEE ET COMPAREE AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES PROVENANT DE L'ATELIER DE TOKYO (1994)
Author: DANIEL.. GOLDBERG
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Languages : fr
Pages : 141
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CETTE ETUDE PORTE SUR LA SIMULATION NUMERIQUE D'ECOULEMENTS TRIDIMENSIONNELS DE FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES POUR DES NOMBRES DE REYNOLDS ALLANT JUSQU'A QUELQUES MILLIERS. LA DEMARCHE COMPLETE D'APPROXIMATION PROPOSEE EST BATIE SUR PLUSIEURS CHOIX. LE TRAITEMENT ALGORITHMIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EXPRIMEES EN VARIABLES PRIMITIVES SE FAIT A L'AIDE DE METHODES DE PROJECTION, PRECISEMENT LE SCHEMA ORIGINAL DE CHORIN-TEMAM ET UNE MODIFICATION DUE A GODA. UN POST-TRAITEMENT DE LA PRESSION PERMET DE PALLIER AU MAUVAIS COMPORTEMENT RENCONTRE HABITUELLEMENT DANS CE TYPE DE TECHNIQUE. LA DISCRETISATION SPATIALE SE FAIT PAR ELEMENTS FINIS LINEAIRES CONTINUS PAR MORCEAUX, BASES SUR UNE METHODE DE PETROV-GALERKIN. LES SYSTEMES LINEAIRES NON SYMETRIQUES SONT RESOLUS PAR LES SOLVEURS ITERATIFS BI-CG (BI-GRADIENT CONJUGUE), CGS (GRADIENT CONJUGUE ACCELERE) ET BICGSTAB (BI-GRADIENT CONJUGUE ACCELERE STABILISE). CEUX-CI SONT PRECONDITIONNES PAR FACTORISATION INCOMPLETE LAISSANT INVARIANT LE TAUX DE REMPLISSAGE PAR RAPPORT A LA MATRICE DU SYSTEME. LE CODE OBTENU EST VALIDE DANS UN PREMIER TEMPS SUR DES CAS STATIONNAIRES A SOLUTION CONNUE: L'ECOULEMENT DANS UNE CAVITE, L'ECOULEMENT DE POISEUILLE ET L'ECOULEMENT DE COUETTE MODIFIE. ENSUITE, LES CALCULS SONT EFFECTUES SUR LE PROBLEME INSTATIONNAIRE DE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE ENTRE PAROIS. PLUSIEURS CONFIGURATIONS SONT ENVISAGEES PORTANT SUR LE NOMBRE DE REYNOLDS, L'ENVERGURE DU CYLINDRE ET SURTOUT LES CONDITIONS AUX LIMITES, NOTAMMENT EN SORTIE D'UN DOMAINE PEU ETENDU. ON A AINSI TESTE CINQ TYPES DE CONDITIONS SUR LA VITESSE, LA PRESSION ET/OU LE TOURBILLON. DANS LE CAS INSTATIONNAIRE, LES RESULTATS DES CALCULS SUR CRAY C98 ONT PERMIS DES COMPARAISONS AVEC DIFFERENTES ETUDES NUMERIQUES ET EXPERIMENTALES. CELLES-CI ATTESTENT DU BON COMPROMIS OBTENU PAR CETTE APPROCHE ENTRE LE COUT DES CALCULS ET LA PRECISION DES RESULTATS
Author: FABIRAMA.. NIANG
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CE TRAVAIL A POUR OBJET L'ETUDE NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE REPRESENTANT UN SYSTEME PORTANT. LE PROBLEME EST TRAITE PAR RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE. LA PARTICULARITE DE CETTE ETUDE REPOSE DANS LA NATURE NON-UNIFORME DE LA FONCTION DE COURANT, DUE A L'ASPIRATION DU FLUIDE A TRAVERS UNE ZONE DU CONTOUR DU CYLINDRE, ET LA PRESENCE D'UN VOLET RADIAL DE SEPARATION DES ECOULEMENTS INTRADOS ET EXTRADOS, FAISANT APPARAITRE UN POINT SINGULIER. LE MODELE NUMERIQUE UTILISE EST UN MODELE AUX DIFFERENCES FINIES D'ORDRE MIXTE 0(H2)/0(H4), COMBINE AVEC UN SCHEMA DE TYPE ADI. LA VECTORISATION ET L'OPTIMISATION DU CODE DE CALCUL SONT PRESENTEES COMME UNE PART SIGNIFICATIVE DE L'ENSEMBLE DU TRAVAIL. ON MET EN EVIDENCE LE CONTROLE DE LA COUCHE LIMITE PAR ASPIRATION, ET L'EVOLUTION DE CE CONTROLE EN FONCTION DU NOMBRE DE REYNOLDS, DONT L'INTERVALLE D'ETUDE EST 800
Author: Christophe Migeon
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L'ETUDE DEVELOPPEE AU COURS DE CETTE THESE A POUR OBJECTIF L'ANALYSE DE LA PHASE D'ETABLISSEMENT D'ECOULEMENTS EN CAVITES FERMEES POUR DES VALEURS DU NOMBRE DE REYNOLDS MODEREES (RE = 1000, 2000 ET 3200). UNE ATTENTION PARTICULIERE EST ACCORDEE A LA COMPREHENSION DES MECANISMES PHYSIQUES A L'ORIGINE DE LA FORMATION ET DU DEVELOPPEMENT DES CELLULES TOURBILLONNAIRES DE SECTION DROITE, DES PERTURBATIONS TRIDIMENSIONNELLES ET DE L'INSTABILITE. DIFFERENTES FORMES ET LONGUEURS DE CAVITES ONT ETE CONSIDEREES. LES RESULTATS TOPOLOGIQUES ET CINEMATIQUES OBTENUS COMPLETENT CEUX DE LA LITTERATURE ET CONSTITUENT UNE NOUVELLE BASE DE DONNEES POUR DE FUTURES ETUDES NUMERIQUES. NOUS AVONS NOTAMMENT MONTRE QUE LES CAVITES FERMEES, BIEN QUE GENERALEMENT CONSIDEREES COMME DES CONFIGURATIONS ELEMENTAIRES, SONT LE SIEGE D'UNE STRUCTURE 3D TRES RICHE SUJETTE A L'INFLUENCE DE TRES PETITES PERTURBATIONS DE LA GEOMETRIE. DES SIMULATIONS EXPERIMENTALES ET NUMERIQUES DES ECOULEMENTS ONT ETE CONDUITES. POUR LES EXPERIENCES, L'ECOULEMENT, GENERE PAR LA TRANSLATION A VITESSE CONSTANTE D'UNE CAVITE LE LONG D'UNE PAROI FIXE (COUVERCLE), EST ENREGISTRE, AU COURS DU TEMPS, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE LIE AU REPERE DE LA CAVITE. LES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES SONT MISES EN EVIDENCE AU MOYEN DE DEUX TECHNIQUES COMPLEMENTAIRES DE VISUALISATION, LA TECHNIQUE DES TRACEURS SOLIDES ET CELLE DE L'ELECTROLYSE DE L'ETAIN. LES SIMULATIONS NUMERIQUES ONT ETE REALISEES AVEC LE CODE PROUST DEVELOPPE PAR L'EQUIPE TURBOMACHINE DU LABORATOIRE DE MECANIQUE DES FLUIDES ET D'ACOUSTIQUE DE L'ECOLE CENTRALE DE LYON. LA METHODE DE CALCUL EST BASEE SUR LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ECRITES SOUS FORME CONSERVATIVE ET INTEGREES EN ESPACE DANS LE CADRE D'UNE FORMULATION VOLUMES FINIS
Author: LAURENT.. SMATI
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Pages : 292
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CETTE THESE CONTRIBUE AU DEVELOPPEMENT DE METHODES NUMERIQUES D'ANALYSE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, ET PLUS PARTICULIEREMENT DES INTERACTIONS FLUIDE/STRUCTURE APPARAISSANT DANS LES TURBOMACHINES. L'OUTIL NUMERIQUE A ETE ELABORE AFIN DE CAPTER LES DIFFERENTES ONDES SE PROPAGEANT DANS UN ECOULEMENT FLUIDE, TOUT EN RESPECTANT UNE BONNE PRECISION TEMPORELLE. LA FERMETURE DE LA TURBULENCE A ETE FAITE VIA UN MODELE A DEUX EQUATIONS DE TRANSPORT K-. L'UTILISATION DE PLUSIEURS SCHEMAS NUMERIQUES SPATIAUX ET TEMPORELS A PERMIS DE METTRE EN EXERGUE LEURS QUALITES ET LEURS FAIBLESSES DANS DES CAS STATIONNAIRES ET INSTATIONNAIRES. LA CRITIQUE DES METHODES NUMERIQUES EST INDISPENSABLE A LA REALISATION D'UNE ANALYSE PHYSIQUE PERTINENTE. DES ETUDES D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES ONT ETE REALISEES POUR MIEUX COMPRENDRE L'ORIGINE DE LA RUPTURE DES AUBES LORS DE COUPLAGE FLUIDE/STRUCTURE DANS UNE TURBOMACHINE, ET PLUS SPECIALEMENT LORS DU FLOTTEMENT TRANSSONIQUE. LA METHODE A ETE APPLIQUEE A L'ANALYSE DE DEUX CONFIGURATIONS REELLES DE FLOTTEMENT. MAIS, EN RAISON DE LA COMPLEXITE DE CES ECOULEMENTS, IL EST DIFFICILE DE TROUVER L'ORIGINE DU FLOTTEMENT. UNE ETUDE PLUS FONDAMENTALE A ETE REALISEE SUR UNE CONFIGURATION SIMPLE, UNE TUYERE TRANSSONIQUE. ELLE A MIS EN EVIDENCE DIFFERENTS PHENOMENES. D'UNE PART, LES ONDES REGRESSIVES SONT AMPLIFIEES LORSQUE LE NOMBRE DE MACH LOCAL TEND VERS L'UNITE. CE PHENOMENE EST APPELE BLOCAGE ACOUSTIQUE. CETTE ACCUMULATION D'ENERGIE EST THEORIQUEMENT INFINIE. DANS LES SIMULATIONS NUMERIQUES NON-VISQUEUSES ET VISQUEUSES EFFECTUEES, ELLE EST FINIE CAR LIMITEE PAR LA DIFFUSION NUMERIQUE ET PHYSIQUE. D'AUTRE PART, L'INTERACTION ONDE DE CHOC/COUCHE LIMITE JOUE UN ROLE ESSENTIEL LORSQUE L'ONDE DE CHOC EST INTENSE. CETTE INTERACTION PRODUIT DES HARMONIQUES EN TEMPS D'ORDRE SUPERIEUR ET UN DEPHASAGE DU MOUVEMENT DE LA COUCHE LIMITE. OR, C'EST LE DEPHASAGE ENTRE L'EXCITATION ET LA REPONSE A CETTE EXCITATION QUI EST A L'ORIGINE DE L'APPARITION DU FLOTTEMENT.
Author: Jean-Bernard Cazalbou (auteur d'une thèse de sciences.)
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Pages : 234
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Author: Grégory Croisier
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Languages : fr
Pages : 0
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Les écoulements décollés-recollés ont reçu une attention toute particulière car ils sont présents dans de nombreuses applications pratiques. Parmi eux, l'écoulement en aval d'une marche descendante a fait l'objet de nombreux travaux. Outre l'intérêt suscité par l'écoulement lui-même, il est encore un enjeu pour les méthodes numériques qui rencontrent des difficultés à prédire les grandeurs statistiques telles que la longueur de recollement. Il possède de plus une large gamme de vitesses et de fluctuations qui convient parfaitement à l'analyse des possibilités et des limitations des methodes expérimentales. On étudie dans le présent travail l'écoulement hydrodynamique en aval d'une marche descendante confinée en utilisant différentes méthodes optiques quantitatives. Les caractéristiques géométriques de la marche font que l'écoulement est uniforme en amont de celle-ci et tridimensionnel en aval. Cette étude expérimentale a deux objectifs : le premier est la caractérisation de l'écoulement en vue d'une comparaison avec des simulations numériques directes, le second est la mise en oeuvre de la vélocimétrie holographique. On se limite a deux nombres de Reynolds (basés sur la hauteur de marche) caractéristiques valant respectivement 5675 et 22230. Après quelques visualisations, on quantifie l'écoulement moyen par vélocimétrie laser à franges (vlf). On utilise la vélocimétrie par images de particules (piv) pour déterminer des cartes instantanées de vitesse et de vorticité. En réalisant un grand nombre de cartes instantanées de vitesse, on calcule des grandeurs statistiques moyennes et on les compare à celles obtenues par vlf. On analyse également des cartes de corrélation spatiale issue de la zone décollée. D'autre part, on adopte une approche holographique afin de mesurer les trois composantes de vitesse à un instant donné. Dans l'eau, on utilise un montage de Gabor dans deux directions orthogonales qui permet d'obtenir une information précise dans un volume. Dans l'air, on réalise un enregistrement holographique d'un cliché de piv afin d'en étudier la faisabilité. Cette dernière expérience est menée sur un jet en vue d'une application à l'écoulement qui nous concerne.
