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Niveau maths spé
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lien entre porosité et le flux ?

Posté par
alexgpx
29-05-22 à 19:41

Bonjour ! Dans le cadre de mon TIPE portant sur les rideaux de bulles, je me suis demandé s'il existait un lien entre flux et porosité ?

Dans ce qui correspond à ma partie théorique du tipe, l'atténuation du signal ( onde de choc ) était important plus la porosité du milieu ( ici rideau de bulle ) était élevée. Dans mes expériences, j'ai plutôt utilisé le flux, c-à-d qu'avec un compresseur, j'ai fait varier le flux de bulle sortant de mon rideau et j'en ai conclu que plus le flux était élevé et plus l'atténuation du signal l'était aussi. Afin de faire le lien entre la pratique et la théorie, je me demandais si il existait un lien entre flux et porosité ? Plus le flux est élevé, plus il y a de bulle et donc plus le milieu est poreux d'où l'atténuation ? Est-il possible, pour un % de porosité donné (1% par exemple ), obtenir le flux correspondant ou inversement ?

Merci beaucoup !

Posté par
jybb
re : lien entre porosité et le flux ? 29-05-22 à 23:45

Bonjour, plus de flux de gaz implique plus de bulles, et plus de bulles implique plus de porosité, donc on a forcément un lien de proportionnalité entre flux de gaz et porosité du rideau de bulles.

Ce serait possible de faire un petit modèle rudimentaire qui préciserait ce lien en considérant une section du rideau de la largeur d'une bulle et de hauteur 1m, une taille moyenne des bulles, un espacement moyen, le nombre de bulles par minute générées pour un flux de gaz défini, etc...

Il est aussi possible de le faire de manière expérimentale, en mesurant le flux produit par le compresseur, puis compter les bulles, puis reporter les données sur un graphique, déduire la porosité puis faire un "fit" avec une courbe, ce qui donnerait la relation mathématique entre les deux grandeurs.

Posté par
alexgpx
re : lien entre porosité et le flux ? 30-05-22 à 12:09

Bonjour, merci pour vôtre réponse !

concernant la partie expérimentale, pouvez vous m'éclairer sur le terme/technique du "fit" ? Est il possible de compter "automatiquement"  le nombre de bulle pour un flux donné à l'aide d un logiciel de traitement d image comme ImageJ ? Je n'ai pas très bien compris comment à partir du flux et du nombre de bulle, je parviens à déduire la porosité

Désolé pour le dérangement

Posté par
jybb
re : lien entre porosité et le flux ? 31-05-22 à 00:54

Tel que je le comprend, la porosité se définit en tant que "le pourcentage de surface du rideau qui est du gaz (donc, de la bulle)", le reste de la surface du rideau étant de l'eau.

Donc par exemple, si on considère une bande du rideau de bulles (une colonne) de la largeur d'une bulle (on note la largeur "L" en cm), la hauteur de la bande est 1mètre, et on a 10 bulles, chacune de 2cm de haut, on a donc (2cm *10 * L) de la bande qui est du gaz, et (80cm * L). Il ne reste plus qu'à calculer la porosité, c'est à dire le pourcentage du rideau qui est des bulles, et on a donc 20% de porosité avec ces valeurs.

Pour compter le nombre de bulles produites pour un certain flux donné, il suffit de faire tourner le compresseur qui produit une colonne de bulles, prendre trois photos à des intervalles de temps différents, et ensuite compter les bulles sur chaque photo, puis diviser par 3 (pour avoir un nombre moyen de bulles et ainsi lisser les erreurs). Répéter le processus pour plusieurs valeurs de flux, à intervalles réguliers. Tu peux utiliser imageJ ici afin d'appliquer un filtre sur les images pour rendre le comptage de bulles plus précis, mais un comptage automatique, même si ça doit être possible avec des librairies de traitement d'images, ça va être compliqué quand même.

Ensuite avec le nombre de bulles pour une colonne, comme expliqué plus haut, on calcule la porosité. Donc on peut produire un graphe avec les données "porosité en fonction du flux" (à condition de convertir la pression du compresseur en flux).

Ensuite une fois que tu as tout tes points, tu peux faire un fit, c'est dire tracer une courbe qui passe "à peu près" par tous tes points, en minimisant la distance. Des logiciels peuvent le faire pour toi, mais tu peux aussi le faire à la main , c.f. l'image jointe. Une fois que tu as ça, c'est gagné, car la loi reliant tes deux grandeurs est la valeur de la pente : p = m.f, avec p la porosité et f le flux, m la pente (si c'est une loi linéaire, car ça peut très bien être une loi quadratique, ou exponentielle, tu le verra à partir de la tête de tes données). Désolé pour la longueur de la réponse !

lien entre porosité et le flux ?

Posté par
alexgpx
re : lien entre porosité et le flux ? 31-05-22 à 12:33

D'accord, je comprends mieux, merci beaucoup !



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