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Mesure d’un champ de masse volumique par Background Oriented Schlieren 3D. Étude d’un dispositif expérimental et des méthodes de traitement pour la résolution du problème inverse

机译：通过面向背景的Schlieren 3D测量密度场。解决逆问题的实验装置和处理方法的研究

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摘要

Ces travaux consistent à mettre en place un dispositif expérimental BOS3D permettant la reconstruction du champ de masse volumique instantané d'un écoulement ainsi qu'à développer un algorithme de reconstruction permettant une mise à disposition rapide des résultats ainsi qu'une robustesse liée à un nombre faible de points de vue. La démarche a consisté dans un premier temps à développer un algorithme de reconstruction BOS3D applicable à toutes les configurations expérimentales. Pour cela, le problème direct a été reformulé sous forme algébrique et un critère a été défini. Cette formulation ainsi que les équations issues des méthodes d'optimisation nécessaires à la minimisation du critère ont été parallélisés pour permettre une implémentation sur GPU. Cet algorithme a ensuite été testé sur des cas de références issus de calcul numérique afin de vérifier si le champ reconstruit par l'algorithme était en accord avec celui fourni. Dans ce cadre, nous avons développé un outil permettant de simuler numériquement une BOS3D afin d'obtenir les champs de déviation associées aux écoulements numériques. Ces champs de déviation ont ensuite été fournis comme entrée au code et nous ont permis d'étudier la sensibilité de notre algorithme à de nombreux paramètres tels que le bruit sur les données, les erreurs de calibration, la discrétisation du maillage... Ensuite, afin de tester notre code sur des données réelles nous avons mis en place un banc expérimental BOS3D pour la reconstruction du champ de masse volumique instantané. Cela a nécessité l'étude d'un nouveau moyen de mesure, faisant appel à des techniques de calibrage multi-caméras et de nouvelles stratégies d'illumination su fond. Finalement les données issues de l'expérimentation ont été utilisées comme entrée de notre algorithme afin de valider son comportement sur données réelles.
机译：这项工作包括设置一个实验BOS3D设备，该设备可以重建流的瞬时密度场，还需要开发一个重建算法，从而可以快速获得结果以及与数量关联的鲁棒性。从弱点来看。该方法最初包括开发适用于所有实验配置的BOS3D重建算法。为此，直接问题已经以代数形式重新制定，并且定义了一个准则。该公式以及由最小化标准所必需的优化方法得出的方程式已经并行化，以允许在GPU上实现。然后在数值计算的参考案例上对该算法进行了测试，以检查该算法重构的场是否与所提供的场一致。在这种情况下，我们开发了一种工具，可以对BOS3D进行数字仿真，以获得与数字流相关的偏转场。然后将这些偏差字段作为代码的输入提供，使我们能够研究算法对许多参数的敏感性，例如数据上的噪声，校准误差，网格的离散化...然后，为了在真实数据上测试我们的代码，我们建立了一个实验BOS3D实验台，用于重建瞬时密度场。这就需要使用多相机校准技术和新的背景照明策略来研究一种新的测量方法。最后，将实验中的数据用作我们算法的输入，以验证其在真实数据上的行为。

著录项

  • 作者

    Todoroff Violaine;

  • 作者单位
  • 年度 2013
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