Post-traitement

In document The DART-Europe E-theses Portal (Page 103-108)

3.3 Évaluation du code

4.2.4 Post-traitement

Nous allons détailler ici les différentes opérations de post-traitement qui ont été effec-tuées pour produire l’ensemble de nos résultats. D’abord, nous abordons la méthode utilisée pour éliminer les vecteurs aberrants dans les champs instantanés calculés. Puis nous calculons des vitesses moyennes dans les tubulures selon une procédure que nous définissons. Enfin, des profils de vitesses dans les tubulures sont également présentés.

4.2.4.1/ FILTRAGE DES CHAMPS INSTANTANÉS

Dans cette étude et comme dans toutes études PIV, les champs calculés fournissent parfois des vecteurs aberrants. Ici, ils sont essentiellement dus à des salissures présentes sur des portions de l’image. Un dépôt de suies ou plus souvent un passage d’huile sur le hublot de visualisation produit ce type de défaut. Cette huile peut venir soit de fuite (principalement du turbocompresseur) ou soit de l’ensemencement. En effet, il est arrivé que des gouttelettes d’huile de l’ensemencement s’agglomèrent à la surface interne du hublot, avant d’être évacuées par l’écoulement. Dans ce cas, la carte de corrélation est très bruitée et n’est pas représentative du déplacement des particules. Nous avons donc décidé de réaliser un filtrage des valeurs aberrantes en utilisant la valeur du rapport entre les deux pics maxima de corrélation comme critère. Si le rapport entre le second pic et le premier pic de corrélation est supérieur à une valeur que nous définissons pour chaque essai, alors cela signifie que la carte de corrélation est trop bruitée et que le calcul de corrélation n’est pas suffisamment sûr. À cet endroit nous éliminons le vecteur aberrant détecté ainsi du champ de vecteurs calculé. Basée sur cette technique, la figure 4.12 montre le filtrage d’un champ de vecteurs vitesse relatif à une image dont une zone est cachée par une tache d’huile.

4.2.4.2/ ÉVOLUTION DE LA VITESSE MOYENNE SUR LE CYCLE

Avant d’effectuer des moyennes dans les tubulures, il faut rappeler que nous avons appli-qué deux stratégies d’acquisitions différentes l’une dite “synchronisée en phase” et l’autre dite “à la volée” :

0 4 8 12 16 20 24 28 Vitesse (m/s)

(a)

0 4 8 12 16 20 24 28 Vitesse (m/s)

(b)

figure 4.12 – Exemples de filtrage basé sur le rapport entre les deux pics principaux de la carte de corrélation. (a) Champ de vecteurs vitesse non filtré. (b) Champ de vecteurs vitesse filtré.

– la première, “synchronisée en phase”, a consisté à prendre une série d’images à un degré vilebrequin connu à l’avance et à balayer le cycle. Tous les 10 degrés vilebrequin, nous avons réalisé des séries de 50 doubles paires d’images. De plus, ces acquisitions ont été réalisées avec 2∆tpour chaque séquence,

– avec la deuxième, “à la volée”, nous ne contrôlons que la fréquence d’acquisition et les degrés vilebrequin sont obtenus a posteriori par calcul à partir des enregistrements de l’instant du point mort haut du cylindre 4, de l’instant du premier Qswitch et de la vitesse du moteur. Pour chaque essai, nous réalisons au minimum des acquisitions de 2200 doubles paires d’images. Par cette méthode, nous avons enregistré moins d’images par degré vilebrequin mais nous avons balayé tous les degrés vilebrequin.

La première méthode est favorable au traitement statistique des résultats sur un nombre restreint de phases (72 phases sur 720 degrés) alors que la seconde fournit des repré-sentations complètes sur l’ensemble du cycle (sur les 720 degrés vilebrequin).

Pour un essai enregistré “à la volée”, nous avons calculé les vitesses moyennes débi-tantes dans les tubulures. Pour chaque paire d’images et à partir des champs filtrés, nous avons calculé la moyenne des composantes verticales des vecteurs vitesse. Ceci nous donne une vitesse moyenne pour la paire d’images considérée. Puis, nous effectuons la moyenne de ces vitesses moyennes pour toutes les paires d’images correspondant à un même degré vilebrequin. Ainsi, nous obtenons une vitesse moyenne pour chaque degré vilebrequin. La courbe des vitesses ainsi obtenue est ensuite filtrée avec un filtre médian pour éliminer les éventuelles valeurs aberrantes. Un exemple de courbe de vi-tesse moyenne en fonction du degré vilebrequin est donné en figure 4.13. Les vivi-tesses négatives représentent un écoulement se dirigeant de haut en bas vers les soupapes d’admission. Lorsque les vitesses sont positives, cela correspond au contraire à un phé-nomène d’aspiration orienté vers la chambre du répartiteur.

Sur ce même exemple moteur, nous avons superposé des barres d’écarts types calcu-lés à partir de l’acquisition “synchronisée en phase” de 50 paires d’images prises tous les 10 degrés vilebrequin. Pour ces degrés vilebrequin, nous disposons de 50 champs instantanés filtrés de vecteurs vitesse. Un calcul de vitesse moyenne est effectué sur chaque champ avant de déterminer l’écart type de ces vitesses moyennes. Un exemple de la superposition d’une courbe de vitesse moyenne et de l’écart type calculé tous les 10 degrés vilebrequin est montré en figure 4.14. Les écarts types varient en fonction du degré vilebrequin considéré et sont de l’ordre de 1 à4m/s.

-360 -270 -180 -90 0 90 180 270 360 degr´e vilebrequin

−50

−40

−30

−20

−10 0 10

vitessemoyenne(m/s)

figure 4.13 – Vitesse moyenne en fonction du degré vilebrequin dans la tubulureT1pour un régime moteur de1500tr/minet40 Nm.

-360 -270 -180 -90 0 90 180 270 360 degr´e vilebrequin

−60

−50

−40

−30

−20

−10 0 10 20

vitessemoyenne(m/s)

figure 4.14 – Vitesse moyenne et écart type sur les moyenne en fonction du degré vile-brequin dans la tubulureT1pour un régime moteur de1500tr/minet40 Nm.

Sur la figure 4.15, nous présentons les vitesses moyennes dans toutes les tubulures, pour un régime moteur de 2000 tr/min et70 Nm. Des champs de vecteurs instantanés sont ajoutés pour chacun des degrés vilebrequin correspondant à un maximum dans une tubulure.

Cette figure montre bien que l’outil, aussi bien du point de vue expérimental que du point de vue du traitement, que nous avons mis en place fonctionne correctement. Avec cet outil, nous sommes capable de mesurer les vitesses dans les tubulures du répartiteur d’admission en s’affranchissant des contraintes de l’environnement moteur.

degr´e vilebrequin

T1

T2

T3

T4

-360 -270 -180 -90 0 90 180 270 360

40

30

20

100 10 vitesse moyenne(m/s)

-360 -270 -180 -90 0 90 180 270 360 degr´e vilebrequin

40

30

20

10100 vitesse moyenne(m/s)

T1

T2

T3

T4

H1

H2

H3

H4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

H1

H2

H3

H4

-270 -90 90 270

-270 -90 90 270

Vitesse (m/s)

figure 4.15 – Vitesses moyennes dans les 8 tubulures et des exemples de champs de vecteurs instantanés pour un régime moteur de2000tr/minet70 Nm.

4.2.4.3/ PROFIL DE VITESSE DANS LES TUBULURES

Pour les essais “synchronisés en phase”, nous avons déterminé un profil des vitesses pour chaque degré vilebrequin balayé, à partir de 50 acquisitions enregistrées à ce degré.

Nous obtenons donc des profils de vitesse tous les 10 degrés vilebrequin. Pour chaque champ de vecteurs et pour chaque position x, il y a 9 positionsy et autant de vecteurs.

En considérant les 50 champs de vecteurs, il y a 450 vecteurs par position x (voir la figure 4.16). Nous avons effectué la moyenne des vitesses verticales de ces 450 valeurs,

x

figure 4.16 – Détermination des vitesses moyennes et des écarts types pour les profils de vitesse, pour un degré vilebrequin.

et calculé l’écart type sur ces vitesses. Un exemple de profil ainsi obtenu est donné en figure 4.17. Les vitesses sur chaque position peuvent parfois varier assez fortement.

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

figure 4.17 – Profil de vitesse moyen et écarts types pour la tubulure H1 pour un régime moteur de1500tr/minet40Nm, au degré vilebrequin 60˚.

Ainsi, des écarts types de plus de 10m/speuvent être relevés.

In document The DART-Europe E-theses Portal (Page 103-108)