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Thèse présentée à

Normandie Univesité - Rouen

Spécialité Optique et laser

Par

Lila OULDARBI

Soutenue le 14 juin 2017

Imagerie interférométrique en défaut de mise au point pour des mesures de particules discrètes en volume et la reconnaissance de forme de particules irrégulières
Jury

Rapporteur
M. Gilles PAULIAT, Directeur de Recherche CNRS - Institut d’Optique Graduate School, Palaiseau
M. Pascal PICART, Professeur à l’ENSIM, Le Mans

Directeur de thèse
M. Marc BRUNEL, Professeur à l’Université de Rouen Normandie

Examinateur
M. Gérard GREHAN, Directeur de Recherche CNRS - CORIA, Saint-Etienne-du-Rouvray
Mme Gaële PERRET, Maître de Conférences à l’Université du Havre Normandie
M. Pascal LEMAITRE, Ingénieur – Docteur à l’IRSN, Saclay

Membre Invité
Mme Alice CALMELS-GRANDIN, Ingénieure à Airbus Operations, Toulouse

Imagerie interférométrique en défaut de mise au point pour des mesures de particules discrètes en volume et la reconnaissance de forme de particules irrégulières

La compréhension de l’interaction entre un écoulement près du fond marin et des structures immergées telles que des hydroliennes nécessite de comprendre la dynamique tridimensionnelle des tourbillons créés. Ils génèrent des écoulements turbulents qui peuvent fortement perturber les fonds marins. Les méthodes optiques, par leur aspect non intrusif, permettent d’effectuer de telles mesures. Cette thèse entre dans le cadre du projet LABEX EMC3 « Développement de Techniques optiques 3D pour écoulements complexes ». L’objectif est de caractériser le déplacement en trois dimensions de particules sous l’influence d’une houle régulière dans un canal. Dans ce but, la technique d’imagerie interférométrique en défaut de mise au point a été retenue. Cette technique de mesure a été originellement développée pour la mesure de particules sphériques telles que des gouttelettes d’eau ou des bulles. Les travaux de recherche proposés ici consistent à développer cette technique pour permettre des mesures de positions tridimensionnelles et de taille d’un mélange de particules sphériques et irrégulières. Deux montages expérimentaux accompagnés de comparaison avec des simulations sont proposés. Le premier dispositif a permis la mesure simultanée de position de grains de sables et de bulles d’air dans une cuve à eau. Le second dispositif a été réalisé sur un canal à houle de plus grandes dimensions et introduit la notion de suivi tridimensionnel de particules irrégulières et d’analyse de variation de leur orientation. Dans un second temps, on considère un dispositif d’imagerie interférométrique en défaut de mise au point à deux angles d’observation pour la reconnaissance de forme de différentes de différentes familles de formes de particules (telles que des croix, des bâtonnets ou des plaques). Grâce à des comparaisons avec des simulations, nous avons pu retrouver la forme, l’orientation et les dimensions de certaines formes de particules. Ce type de montage devrait être adapté à la caractérisation de cristaux de glace dont les divers types de formes sont connus.
Ces travaux ouvrent des perspectives pour l’extension de la technique aux mesures de vitesses de particules dans des écoulements hostiles, combinées avec la reconnaissance de forme et la détermination de la rotation de particules.

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