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ième
Congrès Francophone de Techniques Laser, CFTL 2012 - ROUEN, 18 – 21 Septembre 2012
ne s’agit donc pas d’un artefact du modèle introduit ici. Ce décalage indique simplement qu’il faut
prendre en compte d’autres phénomènes optiques (les rayons p>1 notamment) [3,5].
3 Tests expérimentaux
Une expérience a été développée dans le but de valider le modèle précédemment établi. Celle-ci
repose sur l'enregistrement et l’analyse, à l'aide d'un montage de diffraction, de la diffusion critique
générée par des jets capillaires de section elliptique. Ces jets sont produits au moyen d’un
capillaire de section elliptique dont l’orientation est contrôlée par un goniomètre. Le jet est lui-
même composé d’huile silicone (RHODORSIL® 47 V 20) injectée à
1 m/s dans de l’eau. Le
reste de l’expérience : faisceau laser (source, fibre, polariseur et agrandisseur de faisceau), cuve
d’analyse, système de détection (lentille de collection, filtrage spatial, diaphragme, filtre
interférentiel et lentille de Fourier) et système de µvidéo (source, fibre, lentille de collimation,
objectif et caméra) sont identiques à ceux décrits dans nos précédents travaux [8-9]. Une petite
différence néanmoins : une lentille cylindrique est ajoutée au système d’émission CARS pour
éclairer le jet avec une feuille laser
ω ω
≈ ≈
0 0
2 20 ,2 20
z y
perpendiculaire à l’axe du jet.
La figure 5 montre une photographie d’une partie du dispositif, de même que deux photographies
d’un jet et de son diagramme de diffusion critique (observé sur une feuille de papier placée à cet
effet devant la détection CARS).
Pour un débit constant, le jet adopte une forme elliptique qui évolue axialement entre une
configuration prolate et oblate. Pour pouvoir comparer les analyses µvidéo et CARS, ces systèmes
n’observant pas le jet sous le même angle, il faut ajuster l’orientation du capillaire à l’aide du
goniomètre. Nous notons β
v
cet angle ou écart angulaire, voir la figure 2. La figure 6 montre
l’analyse µvidéo du profil d’un jet lorsque le grand-axe du capillaire est orienté le long ou
perpendiculairement à l’axe optique du système µvidéo. On constate que l’ellipticité du jet décroit
fortement en fonction de la distance axiale, avec des maxima et minima successifs
(correspondants à des jets de section alternativement prolate, oblate, prolate,…). De même, en
sortie immédiate du capillaire, on remarque que la très forte contraction du jet s’attenue après une
à deux oscillations (la courbure locale suivant la direction axiale est beaucoup plus modérée :
condition sine qua non pour valider notre modèle 2D). Nos mesures CARS (avec une feuille laser
de faible hauteur) ont donc été effectuées au niveau du ventre de la deuxième oscillation.
A partir des images µvidéo, on peut déterminer, pour une distance axiale et un angle d’orientation
donnés : un diamètre ou plus exactement une « corde » du jet (voir la figure 2). Pour un jet de
section elliptique, il existe une relation mathématique directe entre cette corde L
c
et l’angle
d’orientation du jet par rapport à l’axe optique des deux systèmes optiques. Celle-ci dépend
également des deux extrema (grand axe et petit axe de l’ellipsoïde présupposé). La figure 7
compare l’évolution théorique de cette corde avec celle obtenue expérimentalement pour un
intervalle de 0 à 180°. L’accord est plutôt bon, même si le profil du jet n’est pas parfaitement
elliptique.
Comme pour la figure 4 (a), la figure 8 (a) montre l’évolution simulée pour le diagramme de
diffusion d’un jet en fonction de l’angle de rotation. La Error! Reference source not found. (b)
montre le résultat expérimental correspondant. Si les comportements globaux sont assez
similaires, nous remarquons des différences notables (surtout pour les angles intermédiaires).
Nous attribuons celles-ci aux contributions des rayons
p
qui ne sont pas prises en compte dans