La vélocimétrie par image de particules (PIV) est une méthode couramment utilisée pour visualiser le flux de particules dans un fluide. Le PIV est souvent mis en œuvre à des fins de recherche ou d’enseignement et permet à un scientifique de mesurer la vitesse et le mouvement de fluides tels que l’eau. Il existe plusieurs approches de la vélocimétrie par images de particules, et la technique continue de s’améliorer au fur et à mesure que de nouvelles technologies sont développées.
Pour visualiser le mouvement d’un fluide, de très petites particules appelées traceurs sont introduites dans l’écoulement. Du fait de leur petite taille, ces particules traceuses se comportent de manière quasiment identique au fluide étudié. Les traceurs utilisés dans PIV peuvent être illuminés par le scientifique, ce qui les rend facilement visibles. La vélocimétrie par images de particules utilise souvent un logiciel informatique pour enregistrer et améliorer les traceurs visibles.
Quelques particules de traceur différentes peuvent être utilisées ; Les petites billes de verre, les paillettes d’aluminium et les gouttelettes d’huile sont trois matériaux courants qui peuvent être mis en œuvre à cette fin. Ces traceurs réfléchissent très bien la lumière et augmentent la visibilité d’un fluide. Les reflets lumineux peuvent être étudiés à l’œil nu ou capturés par une caméra pour analyse. Alors que n’importe quelle source de lumière peut être suffisante pour PIV, un laser est généralement utilisé lorsque la précision est importante.
La photographie argentique était la principale méthode d’enregistrement des mouvements des particules lorsque le PIV a été développé pour la première fois, bien que l’invention d’appareils photo numériques bon marché ait rendu l’approche analogique obsolète. Les images de particules numériques à haute résolution sont désormais monnaie courante. Certains programmes informatiques sont capables de reconnaître et de suivre automatiquement chaque traceur dans une image PIV et de fournir des données en temps réel sur le mouvement d’un fluide.
La vélocimétrie standard par image de particules enregistre le mouvement d’un fluide en deux dimensions. Certaines variantes de PIV améliorent cette capacité et permettent une visualisation en trois dimensions. Cette approche utilise deux caméras au lieu d’une, et est souvent appelée PIV stéréoscopique. À l’aide d’un logiciel informatique spécial, les points de vue de ces deux caméras sont combinés pour créer un nouveau point de vue.
La vélocimétrie par image de particules a de nombreuses applications. Il est couramment utilisé dans le domaine de l’ingénierie aérospatiale et permet aux scientifiques de voir le flux d’air au-dessus d’une aile d’avion ou d’une autre surface de contrôle. Le PIV est également utilisé dans la communauté des soins de santé. L’étude du mouvement des fluides dans le corps aide les médecins à visualiser la circulation sanguine et à développer de nouveaux implants médicaux. De plus, les biologistes utilisent parfois également la vélocimétrie par images de particules pour étudier le mouvement de nage des poissons ou d’autres créatures marines.