Résultats de mesure de taille des particules inertes

La mesure de la taille des particules reprend les méthodes développées dans les sections3.2, 3.4et3.5. Les seules paramètres pouvant varier d’un essai à l’autre sont les valeurs des paramètres de la méthodeMSERqu’il est parfois nécessaire d’ajuster, notamment lorsque les images sont bruitées, ainsi que la valeur pour tronquer laPDFen fonction de la taille des particules présentes dans la composition du propergol.

Granulométrie des essais avec des particules de petits diamètres (Si1)

La figure3.42et la figure3.44représentent lesPDFen nombre de la taille des particules des essais Si1 (composition monoclasse Microblast®) respectivement avant et après pistage. Notons que l’essai Si1c-10b n’est pas représenté sur la figure3.44car la cadence d’acquisition de cet essai est trop faible pour réussir à associer les détections (souvent trop éloignées), et former des pistes. On peut voir que lesPDFdes essais à 10 bar sur les deux figures conservent un profil de log-normal, en accord avec laPDFde référence, cependant décalés vers les grands diamètres, contrairement à l’essai à 20 bar qui coïncide très bien avec laPDFde référence.

FIGURE3.42 –PDFen nombre de la taille des particules des essais inertes Si1 pour différentes conditions d’essais avant pistage.

Un exemple de particule de la série Si1a-10b, dont le diamètre estimé est d’environ 70µm est représenté sur la figure3.42. Cette particule ne semble pas avoir de particularité (agrégat, faible contraste) qui pourrait justifier sa taille supérieure aux diamètres les plus importants de laPDF de référence. Reste donc une incertitude dans l’évaluation de l’échelle spatiale, ou un effet de di-latation thermique, mais cela peut également provenir d’une mauvaise correction du flou pour

CHAPITRE 3. ANALYSE DES IMAGES D’OMBROSCOPIE

le montage d’ombroscopie focalisée. On peut notamment se demander comment la méthode de correction se comporte en présence de flou anisotrope, comme celui qui affecte plus le profil verti-cal (en pointillé bleu) que horizontal (courbe rouge) de cette particule (cf. figure3.43) : ces aspects restent à approfondir.

FIGURE3.43 – Profils d’intensité lumineuse de la particule illustrée sur la figure3.42.

On peut remarquer sur la3.44que le pistage a tendance à supprimer les petits diamètres sur toutes lesPDFdes essais Si1. En effet, la vitesse des particules de petite taille augmente très ra-pidement, ce qui entraîne un écart plus important entre les détections successives et donc une difficulté d’association accrue pour les petits objets. De plus, cette vitesse élevée des petits objets diminue le nombre de fois où l’objet apparaît dans le champ caméra avant de sortir de la zone de visualisation de la caméra pour une cadence fixée. Ainsi le nombre de détections de l’objet sur la hauteur de l’image peut s’avérer insuffisant pour pouvoir définir une piste (typiquement on ne prend pas en compte les pistes inférieures à 4 détections). Deux chronophotographies de parti-cules sont représentées sur la3.44, et permettent de donner une illustration de deux pistes pour des diamètres d’environ 30µm en cyan (essai Si1a-20b) et 60 µm en rouge (essai Si1a-10b). La dis-tance parcourue par la piste de l’essai Si1a-20b est de 952µm et celle de l’essai Si1a-10b est de 680µm.

FIGURE3.44 –PDFen nombre de la taille des particules des essais inertes Si1 pour différentes conditions d’essais après pistage.

CHAPITRE 3. ANALYSE DES IMAGES D’OMBROSCOPIE

Granulométrie des essais avec des particules de gros diamètres (Si2)

La figure3.45et la figure3.46représentent lesPDFen nombre pour la taille des particules des essais Si2 respectivement avant et après pistage.

Avant pistage, on peut voir sur la figure3.45que lesPDFdes essais à 10 bar ainsi que l’essai Si2a-20b se superposent assez bien avec la référence pour les particules de diamètre compris entre 60µm et 150 µm. En revanche, les particules de diamètre inférieur à 60 µm sont très peu représen-tées. On remarquera un pic de détection pour des diamètres compris entre 30µm et 50 µm de l’essai Si2c-10b, dont un exemple d’objet est représenté encadré en orange. Cet objet ne semble pas parfaitement sphérique ce qui nous permet d’avancer l’hypothèse d’agrégat de particules de type Microblast® B505 de diamètre normalement inférieur à 30µm. Cependant cette hypothèse n’explique pas le manque d’objets aux alentours de 60µm. La dernière série, à savoir la série Si2b-20b, a un profil qui ressemble d’avantage à celui de la distribution de référence mais décalé vers les petits diamètres. L’image d’un objet de diamètre environ 45µm (la résolution spatiale n’est pas la même que l’essai Si2c-10b) de l’essai Si2b-20b est représentée encadrée en vert. Cet objet est visiblement un agrégat de petites particules.

FIGURE3.45 –PDFen nombre de la taille des particules des essais inertes Si2 pour différentes conditions d’essais avant pistage.

Après pistage, sur la figure3.46, on peut remarquer une perte des particules inférieures à 60µm sur la série Si2b-20b vraisemblablement due à des échecs de pistage. Les objets présents entre 30µm et 50 µm de la série Si2c-10b sont toujours présents, ce qui indique que les objets dans cette gamme de taille ont une dynamique cohérente avec celle des particules, comme illustré par la chronophotographie présente sur le graphique.

La figure3.47aet la figure3.47breprésentent les chronophotographies de deux objets de l’essai Si2c-10b. Celui de la figure3.47aest l’objet présenté sur la figure3.46qui se situe dans la gamme de diamètre 30µm à 50 µm, et celui de la figure3.47bdans la gamme de diamètre 60µm à 150 µm. Les figures3.48aet3.48breprésentent l’évolution du diamètre et du contraste pour les deux particules de l’essai Si2c-10b. Les diamètres des deux objets fluctuent peu autour de leur valeur moyenne (inférieur à 10%), ce qui indique que les diamètres des deux objets sont suffisamment réguliers pour que l’estimation de la taille soit cohérente. La taille de l’objet de gauche n’appar-tenant pas à la distribution de référence des particules Microblast® B120 des séries Si2, il semble que ce soit un agrégat important de particules Microblast® B505, qui conserve une apparence suffisamment proche de celle des particules pour ne pas être classé en agrégat.

CHAPITRE 3. ANALYSE DES IMAGES D’OMBROSCOPIE

FIGURE3.46 –PDFen nombre de la taille des particules des essais inertes Si2 pour différentes conditions d’essais après pistage.

On peut voir aussi que le contraste diminue lorsque les objets se rapprochent du haut de l’image. En effet le haut de l’image semble légèrement plus sombre que le fond de l’image situé juste au dessus de la surface du propergol. Il peut donc y avoir une légère incertitude dans la correction du flou, dans la mesure où le niveau de contraste va changer mécaniquement avec la variation de niveau imaxentre le haut et le bas de l’image.

Analyse des diamètres représentatifs des compositions avec des particules inertes

Le tableau3.10représente le nombre d’objets étudiés, ainsi que les diamètres moyens D10et D₃₂desPDFen nombre de la taille des particules des différents essais. On peut voir qu’à nombre de détections égales, les essais Si1 produisent moins de pistes que les essais Si2. Ce qui est pré-visible car les particules des essais Si2 sont plus lentes, donc plus faciles à suivre. Leur volume étant plus grand mais leur proportion massique dans la composition égale, les particules des es-sais Si2 sont aussi moins nombreuses ce qui rend plus simple le suivi des pistes (combinatoire moins grande). Au total, sachant que les pistes comprennent typiquement entre 5 et 10 détection, le rapport entre le nombre de détections et le nombre de pistes indique que le taux d’échec du pistage est important. D’autres stratégies de pistages devront sans doute être étudiées à l’avenir.

Ces résultats indiquent une surestimation systématique des diamètres D10 et D32, avec des écarts parfois importants (jusqu’à 20%), même si certaines séries (notamment la Si1a-20) donnent des estimations précises. Il faudrait vérifier si cette surévaluation reste de l’ordre de grandeur de la dilatation thermique attendue, même s’il persiste une incertitude sur les caractéristiques thermiques de matériaux non purs comme celui des Microblast®˙Il semble cependant probable qu’une part de cette erreur systématique provienne du flou affectant les images que la méthode de correction utilisée ne permet pas de compenser.