Academic literature on the topic 'Ombroscopy'

Les nanodiamants (NDs) font l'objet de recherches intenses dans les domaines biomédical, militaire et de la mécanique quantique. Pour produire ces NDs, le recours à la détonation d'un mélange RDX/TNT, aussi appelé hexolite, est souvent préféré. Cependant, pour produire des NDs aux propriétés physico-chimiques performantes, il est nécessaire d’avoir au préalable des particules fines d’hexolites, et des mélanges intimes et homogènes. Pour parvenir à cela, le laboratoire NS3E a développé le procédé de recristallisation par évaporation flash de spray (Spray Flash Evaporation, SFE). Cependant, l'influence des différentes conditions opératoires du procédé sur les caractéristiques physico-chimiques des particules est encore mal comprise. Améliorer cette compréhension permettrait une plus grande maîtrise des propriétés des particules recristallisées. Cette thèse vise donc, à l'aide d'analyses in situ telles que l'ombroscopie et le PDPA (Phase Doppler Particle Analyzer), à apporter des réponses. Les recherches se structurent en deux axes principaux. Le premier axe explore en profondeur les phénomènes physico-chimiques de l'évaporation flash d'un solvant (acétone) et l'impact du soluté (hexolite) sur le comportement du spray d'acétone. Le second axe porte quant à lui sur la caractérisation des particules d'hexolite, notamment en ce qui concerne leur sensibilité, leur taille et leur morphologie et les raisons qui ont conduit à de telles propriétés par rapport au comportement du spray<br>Nanodiamonds (NDs) are the subject of extensive research in biomedical, military, and quantum mechanics applications. To produce these NDs, the detonation of a RDX/TNT mixture, commonly referred to as hexolite, is frequently employed. However, to achieve NDs with high-performing physicochemical properties, it is essential to begin with finely divided hexolite particles and to ensure that the mixture is both intimate and homogeneous. In pursuit of this goal, the NS3E laboratory has developed a recrystallization process based on Spray Flash Evaporation (SFE). Despite this advancement, the influence of various operating conditions on the physicochemical characteristics of the resulting particles remains poorly understood. Gaining a deeper understanding of these influences would enable more precise control over the properties of the recrystallized particles. This thesis therefore aims to address these issues by employing in situ analytical techniques, such as shadowgraphy and Phase Doppler Particle Analysis (PDPA).The research is organized around two principal axes. The first focuses on an in-depth investigation of the physicochemical phenomena underlying the flash evaporation of a solvent (acetone) and examines how the presence of a solute (hexolite) affects the behavior of the acetone spray. The second axis centers on characterizing the resulting hexolite particles—specifically their sensitivity, size, and morphology—and elucidating the underlying reasons for these properties considering the spray’s behavior

La forme du granulat apparaît de plus en plus comme l'un des paramètres clé caractérisant la qualité des granulats, par son influence sur les propriétés des mélanges. Pourtant, le peu d'études réalisées montre que le domaine est assez mal connu. Dans cette étude, on a cherché à mettre au point une méthode rapide et performante de caractérisation de l'aplatissements de granulats à l'aide du vidéogranulomètre, un appareil de construction récente utilisant l'analyse d'image. . .

Les moteurs à propergol solide (MPS) sont couramment employés en propulsion civile et militaire. La plupart incorpore dans leur carburant des particules d’aluminium, sujettes à divers mécanismes physiques générant des agglomérats, gouttes contenant jusqu’à plusieurs centaines de particules initiales. Or, ces gouttes d’aluminium interagissent avec le gaz produit par combustion du propergol solide. Ces interactions peuvent réduire les performances ou induire des instabilités, néfastes pour la bonne utilisation du moteur. Ces interactions dépendent au premier ordre de la taille initiale des gouttes, il est donc primordial de prédire l’agglomération des particules d’aluminium dans les MPS.Les phénomènes physiques associés à l’agglomération sont peu compris et mal maîtrisés. Les modèles de la littérature sont simplifiés et incomplets par manque de caractérisations expérimentales des mécanismes causant l’agglomération, et des phénomènes physiques la limitant.Cette thèse vise à observer ces phénomènes physiques d’agglomération par des diagnostics expérimentaux précis et à les caractériser par des outils d’analyse d’images avancés. Le but est par ailleurs d’expliciter l’influence de paramètres comme la pression ou la granulométrie sur les mécanismes et phénomènes physiques impliqués. L’objectif final est la réalisation d’un modèle capable de prédire l’agglomération avec précision. Des compositions de propergol à particules inertes sont étudiées en premier lieu, car plus simples à étudier et permettant l’analyse précise de phénomènes physiques spécifiques tels que la formation d’agrégats.Pour cela, des mesures haute cadence d’ombroscopie sont réalisées. L’agrégation des particules inertes lors de la combustion du propergol solide est visualisée en détail, et analysée par de nouveaux algorithmes performants d’analyse d’image développés pour l’occasion. Il est montré que la taille des grains oxydants du propergol solide influence au premier ordre le mécanisme de formation d’agrégats au niveau de la surface du propergol. L’analyse des agrégats formés est réalisée dans le gaz, elle montre la forte influence de la pression sur l’intensité de l’agglomération des particules inertes, avec un maximum d’agglomération à des pressions modérées de 4 à 6 bars.De façon similaire, l’agrégation des particules d’aluminium et leur coalescence en agglomérats sont observées par des mesures de visualisation haute cadence, pouvant monter jusqu’à 77 kHz. L’importance de plusieurs mécanismes physiques complexes est démontrée, tels que la coalescence de multiples agrégats/agglomérats nommée super-fusion, l’oxydation des agglomérats encore attachés à la surface, ou la prépondérance des phénomènes physiques qui limitent l’agglomération. La mesure de la taille des gouttes d’aluminium formées est réalisée par des outils d’analyse d’images précis reposant sur l’apprentissage profond, confirmant les paramètres fondamentaux déterminant l’agglomération : la granulométrie des grains oxydants du propergol et la pression.Un modèle d’agglomération est développé à partir de ces analyses expérimentales. Un premier modèle est réalisé pour les particules inertes, en modélisant les forces d’adhésion et de traînée analysées expérimentalement par ombroscopie. Les premières simulations montrent des résultats encourageants, mais la reproduction de l’agglomération observée expérimentalement est limitée, montrant la complexité des phénomènes physiques impliqués. Un second modèle est réalisé pour les particules d’aluminium, en incluant un critère d’allumage ou de super-fusion des agrégats, critères développés à partir des observations expérimentales. Il est montré que les grandeurs expérimentales sont très bien reproduites par simulation numérique pour des propergols de composition différente à plusieurs pressions, montrant la capacité du modèle à prédire correctement l’agglomération pour les propergols testés<br>Solid rocket motors (SRMs) are widely used in propulsion. Most contain aluminum particles, subject to various physical mechanisms leading to agglomerate formations, i.e. droplets containing up to several hundreds of single particles. The aluminum droplets interact with the gas flow from the solid propellant combustion. These interactions can reduce performance or induce instabilities that are detrimental to engine operation. Since the interactions depend directly on the droplet size, predicting aluminum agglomeration accurately is crucial.The physical phenomena associated with agglomeration are poorly understood. Models from the literature are incomplete due to a lack of experimental characterization for both the physical mechanisms causing agglomeration and the limiting phenomena.The present PhD work aims to observe the physical phenomena associated with particle agglomeration using precise experimental diagnostics and analyzing them with powerful image analysis tools. The idea is to clarify the influence of various physical parameters on the physical mechanisms and phenomena involved. The final goal is to develop an accurate agglomeration model.Propellants with inert particles are considered first, as they are simpler to study and enable precise analysis of specific physical phenomena such as aggregate formation. For this purpose, high-speed shadowgraphy measurements are carried out. Inert particle aggregation is visualized during the solid propellant combustion. It is analyzed by powerful new image analysis algorithms. The size of the oxidizing grains in the solid propellant has a first-order influence on the aggregate formation mechanism on the propellant surface. Analysis of the resulting aggregates is carried out in the gas flow, showing the strong influence of pressure on the intensity of inert particle agglomeration, with an agglomeration peak at moderate pressures of 4 to 6 bar.Similarly, the aggregation of aluminum particles and their coalescence into agglomerates is observed by high-speed visualization up to 77 kHz. The importance of complex physical mechanisms is demonstrated, such as the coalescence of multiple aggregates/agglomerates (called second mergence), the oxidation of agglomerates still attached to the burning surface, or the preponderance of various physical phenomena that limit agglomeration. The aluminum droplet size resulting from agglomeration is measured using accurate image analysis tools based on neural networks. Two fundamental parameters have an impact on agglomeration: oxidizing grains granulometry and operating pressure.An agglomeration model is developed. An initial model is produced for inert particles, by modeling the adhesion and drag forces analyzed experimentally. Numerical simulations showed encouraging results but with limited consistency of the experimentally observed agglomeration, demonstrating the physical phenomena' complexity. A second model is developed for aluminum particles, including a criterion for ignition or second mergence of aggregates (criteria developed from experimental observations). The experimental quantities are correctly reproduced by numerical simulation for aluminized propellants with different compositions at several pressures, demonstrating the model's ability to predict agglomeration accurately

Dans le contexte actuel, l'accroissement des tensions liées à l'utilisation de la ressource en eau impose une meilleure gestion de cette ressource pour la poursuite d'une croissance économique durable. Cette problématique liée à la ressource en eau s'inscrit également dans des préoccupations sociales et environnementales importantes. En Europe, l'irrigation par aspersion représente une large part de la consommation en eau. Or l'irrigation des champs par aspersion est parfois mal adaptée et engendre de fortes pertes, dues à l'évaporation ou à la dispersion due au vent. Ces apports nécessitent d'être optimisés, ce qui passe par une meilleure maîtrise de la taille et de la dispersion des gouttes produites durant l'aspersion. L'objectif principal de cette thèse est la caractérisation des gouttes produites pendant l'atomisation d'un jet d'eau utilisé en irrigation par aspersion et la modélisation de l'atomisation de ce jet. Une technique d'ombroscopie est mise en place pour analyser le coeur liquide et pour caractériser la population de gouttes d'eau produites en terme de tailles et de vitesses moyennes et fluctuantes de la phase liquide. Une attention particulière a été portée sur la calibration de la technique et sur l'estimation des tailles de gouttes produites durant l'atomisation. L'approche employée pour la modélisation de l'atomisation repose sur une description eulérienne de l'écoulement diphasique, où celui-ci est représenté comme un écoulement turbulent d'un seul fluide dont la masse volumique varie selon la composition du mélange diphasique, entre la masse volumique du gaz et celle du liquide. La dispersion du liquide dans son environnement gazeux est prise en compte par la résolution d'une équation de transport de la fraction massique moyenne du liquide. De plus, une équation de transport de la densité moyenne d'interface liquide/ gaz permet de modéliser les phénomènes de fragmentation et de coalescence des gouttes et in fine d'estimer la taille des gouttes<br>In the present context of increasing water scarcity, a better water use efficiency is essential to maintain a sustainable economical growth. Moreover, water use efficiency covers also important environmental and social issues. In Europe, spraying irrigation represents a large part of water consumption. However, spraying irrigation of farming parcels is not always well fitted and can lead to strong water losses by evaporation or wind drift. An optimization of this water supply is necessary, which requires a better control of droplets dynamics, with regard to droplets size and droplets dispersion during atomization. This thesis aims at characterizing the droplets produced during the atomization of a water jet used in spraying irrigation and at modeling the jet atomization. A shadowgraphy method is carried out in order to analyse the liquid core and to estimate the droplets size in the spray. A droplet tracking algorithm is used to get the mean and fluctuating velocities of the liquid phase. Particular attention is focused on the technique calibration and on droplets sizing accuracy in the spray. An Eulerian approach is used for atomization modeling. The turbulent two phase flow is described as a single phase flow with a variable mean density, which varies between gas density and liquid density according to the liquid mass fraction. The liquid dispersion in its gaseous environment is taken into account by resolving a transport equation for the liquid mass fraction. Moreover a transport equation for the mean liquid/gas interface density is considered to model droplets fragmentation and coalescence and finally get a mean size of liquid fragments

L’utilisation de composés organiques comme matériaux actifs représente la prochaine génération technologique. Ils permettent notamment un procédé de fabrication moins cher,de grands rendements de production ainsi que la capacité d’employer des supports souples.Ce travail présente le développement d’une technique de transfert reposant sur l’ablation laser pour le dépôt fonctionnel de films minces localisé de matériaux organiques et inorganiques en phase liquide ou solide dans le but de fabriquer des transistors à films minces organiques (OTFT).La technique de dépôt est basée sur le LIFT (laser-induced forward transfer), dont le principe de fonctionnement implique que le matériau à transférer soit préalablement préparé sur un substrat transparent. Le matériau est irradié à travers ce dernier par une impulsion laser, déclenchant l’ablation et l’éjection de la matière du substrat. Le matériau éjecté est alors recueilli sur un substrat récepteur placé devant le film donneur. Par cette méthode, des structures précisément définies par la forme du faisceau laser peuvent être transférées.L’irradiation directe de la matière à transférer n’est pas admissible pour les composés sensibles, par conséquent, une modification de la technique a été introduite pour résoudre cette limitation. Cette modification implique l’utilisation d’une couche sacrificielle, qui est spécialement adaptée pour l’ablation laser dans l’ultraviolet. Cette couche sacrificielle est déposée entre le substrat et le matériel à transférer, son but est d’absorber l’impulsion laser, de se décomposer et de propulser le matériau sur le substrat receveur tout en le protégeant de l’irradiation laser. Des matériaux métalliques et un matériau organique, le polymère triazene, ont été étudiés.Le processus de transfert a été étudié par ombroscopie résolue en temps. L’analyse de la trajectoire du matériel éjecté ainsi que de l’onde de choc créée par l’ablation a été effectuée. Ces mesures nous ont permis de déterminer les conditions de transfert optimales pour chacun des matériaux étudiés et ont montré que la condition la plus favorable pour un transfert réussi est le proche contact dans le cas des matériaux en phase solide et quelques centaines de micromètres pour les matériaux en phase liquide.Enfin, la fabrication de transistors organiques opérationnels dans différentes configurations(bottom et top gate en configuration bottom et top contact) est démontrée. Les structures imprimées prouvent la capacité de la technique LIFT à transférer différents types de matériaux en maintenant leurs propriétés à un niveau significatif de performance. Le transfert d’un ensemble multicouche OTFT est étudié. Les pixels transférés sont entièrement fonctionnels et présentent des propriétés compétitives à des dispositifs préparés par des techniques classiques<br>The use of organic compounds as active materials represents the next generation oftechnology, enabling cheaper manufacturing process, high production and ability to useflexible substrates. This work presents the development of a transfer technique based onlaser ablation for the deposition of functional thin film of organic and inorganic materials,in liquid or solid phase, in order to achieve organic thin film transistors (OTFT).The deposition technique is based on the LIFT (laser-induced forward transfer), whoseworking principle involves a transparent substrate coated with the material to transfer. Thematerial is irradiated through the substrate by a laser pulse, which triggers the removaland ejection of the material from the substrate. The ejected material is then collected on asubstrate receiver placed in front the donor film. By this method, precise patterns definedby the shape of the laser beam can be transferred.Direct irradiation of the transfer material is not admissible for sensitive compounds,therefore a modification of the technique was introduced to solve this limitation. The modificationinvolves the use of a sacrificial layer, which is specially adapted for laser ablationin the ultraviolet. This sacrificial layer is deposited between the substrate and the materialto transfer, its purpose is to absorb the laser pulse, decomposes and propel the materialonto the receiver substrate while protecting it from laser irradiation. Metals and an organicmaterial, the triazene polymer, is studied.The transfer process has been studied by time-resolved shadowgraphic imaging technique.The trajectory analysis of the ejected material and of the shock wave created bythe ablation has been performed. These measures have enabled to determine the optimaltransfer conditions for each studied materials and have shown that the most favorablecondition for successful transfer is the close contact, in the case of materials solid phase,and few hundred micrometers for materials liquid phase.Finally, the fabrication of operating organic transistors in different configurations (bottomand top gate in bottom and top contact architectures) is demonstrated. The printedstructures reveals the ability of the LIFT technique to transfer different kinds of materialsmaintaining their properties at a significant level of performance. The transfer of a multilayersystem is also studied. Transferred pixels are fully functional and exhibit competitiveproperties face devices prepared by conventional techniques

Afin de caractériser les conditions rencontrées lors des certifications en givre, l'industrie aéronautique, utilise des sondes embarquées pour mesurer et compter les goutelettes d'eau des nuages givrants. Une description des principes existants, incluant leur analyse comparative est exposée. Elle montre la nécessité d'étudier une nouvelle sonde, adaptée aux contraintes industrielles, dont l'intervalle de mesure s'étend de 10 à 500 µm, avec un résultat délivré en temps réel. Le concept est basé sur un principe d'ombroscopie cohérente à source ponctuelle jusqu'alors non utilisé pour une telle application. Les gouttelettes sont mesurées à partir de leur ombre projetée sur un capteur CCD. Le mouvement est figé par l'utilisation d'un laser impulsionnel synchronisé à une caméra rapide. L'utilisation d'une source cohérente donne un aspect d'hologramme à ces images. Les traitements généralement associés à ce type d'image, rejettent les objets en défauts de mise au point. Dans cette étude, nous cherchons à mesurer des particules situées le plus loin possible du plan focal, en bénéficiant de la grande profondeur de champ offerte par le montage. Pour cela, une simulation du système optique et une maquette ont été mises en place. Le modèle est basé sur la théorie de la diffraction. La représentativité de ce modèle est analysée par rapport à la théorie de Mie pour les plus petites particules à mesurer (10 µm) et par rapport aux résultats expérimentaux. A partir du traitement des images simulées et expérimentales, les critères donnant la dimension des particules et leur position dans le champ sont définis. Cette technique augmente la profondeur de champ de l'appareil par rapport à un éclairage diffus. Le volume échantillonné atteint ainsi une valeur suffisante pour qu'un histogramme de 100 gouttes puisse être construit en moins de quelques secondes pour les très faibles concentrations. Cette étude a conduit à la spécification d'une maquette présentant un encombrement réduit.

Deux outils originaux, l'un expérimental et l'autre numérique, ont été proposés pour l'investigation des phénomènes de diffusion acoustique sur cibles élastiques immergées. Utilisés conjointement, ils fournissent un éclairage nouveau et complémentaire de ces phénomènes relativement aux méthodes conventionnelles. Ils permettent de mettre l'accent sur les mécanismes de création des différents types d'onde propagés dans les structures considérées et au niveau d'hétérogénéités. Les allures spatio-temporelles en surface de l'objet des ondes de Lamb et les distributions spatiales de leur rayonnement dans le fluide environnant ont été obtenues. L'onde de Scholte-Stoneley A a été mise en évidence expérimentalement de façon directe et son mécanisme de création par l'onde de Lamb Ao a été identifié numériquement. Les résultats obtenus sur cible LINE concernent les réémissions et/ou conversions de modes sur les hétérogénéités locales entre partie cylindrique et hémisphérique<br>2 original tools, experimental and numerical, are proposed for the investigations of acoustic scattering phenomena on water-immersed elastic targets. They supply a new and additional lighting of these phenomena with regard to the conventional methods. They allow the emphasis of the mechanisms of creation of the various types of wave propagated in the considered structures. The space-time diagram of Lamb's waves (An and Sn ; ) at the surface of the object and the spatial distributions in the surrounding fluid were obtained. Scholte-Stoneley wave was observed experimentally in a direct way and its mechanism of creation by the Ao Lamb wave was described numerically. The results obtained on a LINE target concern the scattering and\or the conversions of modes on the local heterogeneity between cylindrical and hemispherical part

Afin de diminuer la consommation dans les moteurs Diesel à injection directe et pour respecter les sévères contraintes de pollution, des améliorations de la gestion du mélange sont nécessaires. Notre travail constitue une contribution à la caractérisation expérimentale de la cavitation qui se développe dans les orifices d’injection, et sur son influence sur le spray résultant. Un système d’injection alimente les orifices d’injection transparents de différentes conicités débitant dans une chambre de contre-pression également transparente. L’ombroscopie et la tomographie Laser ont été appliquées pour visualiser simultanément l’écoulement dans les orifices et les sprays. Ces diagnostics optiques sont couplés avec des mesures thermomécaniques (levée d’aiguille, pression, taux d’introduction). L’orifice convergent–divergent permet, en contrôlant la cavitation, d’assurer le meilleur compromis entre une atomisation rapide du liquide dès la sortie et une faible perte d'énergie<br>In order to decrease the fuel consumption in DI Diesel engines and to respect the severe limitations of pollution, improvements of the management of the mixture are necessary. Our work constitutes a contribution to the experimental characterization of the cavitation which develops in the injection orifices, and on its influence on the resulting spray. An injection system feeds the transparent injection orifices of various conical shapes discharging in a transparent backpressure chamber. The shadowgraphy and the Laser tomography were implemented to visualize simultaneously the flow in the orifices and the sprays. These optical diagnoses are coupled with thermomechanical measurements (needle lift, pressure, injection rate). The convergent–divergent orifice allows, by controlling cavitation, to ensure the best compromise between a fast atomization of the liquid spray since the orifice outlet and a weak loss of energy

Dans un grand nombre de domaines de l'acoustique impulsionnelles, telles que le contrôle non destructif, l'imagerie médicale, l'acoustique sous-marine, les sources traditionnelles utilisées (transducteurs) sont généralement fortement directives et de signatures complexes. Il serait intéressant pour la caractérisation de capteurs, l'identification de cibles, la modélisation de phénomènes sismiques, de disposer de sources omnidirectives et de signatures temporelles courtes et simples (se rapprochant du Dirac). Dans ce but, nous avons étudié et réalisé une source mini-étinceleur qui permet de générer des ondes acoustiques et dont le principe est le suivant: un condensateur haute tension est déchargé aux bornes de deux électrodes créant une forte onde impulsionnelle. Une analyse détaillée du principe de fonctionnement et du rayonnement de cette source a été effectuée par mesure de pression avec un hydrophone large bande 100 kHz - 10 MHz et par visualisation ombroscopique ultra-rapide (jusque 1 million d'images/seconde). Quelques exemples d'applications sont ensuite présentés: la modélisation physique des phénomènes sismiques, la mesure de la réponse impulsionnelle d'hydrophones et de microphones et enfin l'étude de la diffusion des ondes acoustiques par des cibles élastiques