Un nouveau laboratoire commun public-privé pour transformer l’analyse des fluides

Un partenariat de longue date pour une innovation de rupture

Depuis 2018, l’ESPCI Paris – PSL, le CNRS, Sorbonne Université et Université Paris Cité mettent leur expertise en mécanique des fluides, via l’équipe de recherche « Contrôle d’écoulements » du laboratoire physique et mécanique des milieux hétérogènes dont ils sont tutelles, au service de l’entreprise Photon Lines, spécialisée en solutions optiques. Leur collaboration, à travers 2 thèses Cifre successives, a permis d’intégrer dans l’offre d’imagerie de Photon Lines un nouveau système mesurant la vitesse de fluides (vélocimétrie) en temps réel à haute fréquence et à haute résolution. Ce système, unique sur le marché, est maintenant commercialisé par Photon Lines.

« Ce laboratoire commun illustre parfaitement deux idées fortes au cœur du modèle de l’ESPCI Paris – PSL : d’une part, l’inspiration mutuelle entre recherche fondamentale et industrie de pointe, et d’autre part une conviction inébranlable que les progrès de l’instrumentation scientifique sont indispensables pour ouvrir de nouvelles fenêtres d’exploration du monde, comme l’illustre bien la récente observation par l’équipe du PMMH d’un événement extrêmement rare dans un écoulement turbulent, à l’aide du système développé par les deux partenaires ».

Emmanuelle Gouillart

directrice générale de l’ESPCI Paris – PSL

Forts de ce succès, les partenaires ont décidé de prolonger leur collaboration en créant un Laboratoire Commun à travers le programme LabCom de l’ANR. Cette nouvelle étape revêt deux objectifs majeurs : poursuivre les développements pour améliorer le système de vélocimétrie en temps réel et enrichir l’offre avec de nouvelles fonctionnalités pour élargir les domaines d’application.

La vélocimétrie en temps réel : une avancée pour l’étude des fluides

Aujourd’hui, les laboratoires de mécanique des fluides utilisent majoritairement une méthode standard : la vélocimétrie par images de particules (PIV). Bien qu’efficace, cette approche présente des limites majeures telles qu’une résolution spatiale limitée et un post-traitement long et coûteux en ressources de calcul, sans possibilité d’accéder aux données en temps réel.

Le LabCom LIVO propose une alternative innovante : la vélocimétrie par flot optique, une méthode qui permet de calculer les champs de vitesse en temps réel à partir de tous types d’images texturées dynamiques, pendant la mesure, tout en offrant une résolution spatiale supérieure. Elle réduit également considérablement les temps de calcul et les coûts énergétiques, en évitant le stockage massif de données. Cette innovation ouvre la voie à de nouvelles expériences en permettant un accès immédiat aux résultats, sans nécessiter de post-traitement lourd.

Des applications variées pour des secteurs clés

Les systèmes développés dans le cadre du LabCom LIVO bénéficieront à de nombreux secteurs. La première application concerne tous les laboratoires de recherche publics ou privés en mécanique des fluides, puisque le système a été d’abord développé pour cet usage. Le flot optique permet d’exploiter toutes séquences d’images texturées dynamiques (Textured Image Velocimetry), ce qui permet d’envisager des applications dans des domaines aussi variés que les écoulement granulaires, l’aérodynamique automobile et aéronautique, la défense, la bio-imagerie, le monitoring des écoulements géophysiques ou encore l’étude des écoulements de ventilation dans des pièces d’habitation et des bâtiments.