Résumé :

L'objet est de caractériser expérimentalement la réflexion non régulière en régime de Mach d'une onde de choc sur une surface plane indéformable et parfaitement réfléchissante.

Pour cela, deux configurations d'essais ont été investiguées et confrontées. Les ondes de choc résultent de la détonation de charges gazeuses sphériques et hémisphériques. La première configuration consiste à faire détoner une charge sphérique au-dessus d'un sol plan-sol, mécaniquement indéformable, et la seconde considère une charge hémisphérique près d'un plan-mur, représentant alors par une rotation de 90° la première configuration. Au cours de la première, le mélange gazeux est contenu dans un ballon de baudruche et est initié en son centre à une hauteur d'explosion choisie (HOB : Heigth Of Burst). Pour la seconde configuration, le mélange est contenu dans une bulle de savon hémisphérique et également initié en son centre. La distance entre le centre de l'explosion et le mur est identique à la HOB choisie lors de la première configuration. Dans les deux cas, l'onde de souffle générée se réfléchit sur le plan où se développe une réflexion de Mach et un pied de Mach se propage le long de la paroi. Afin de confronter les deux configurations, des mesures à l'aide de capteurs de pression au niveau des parois ainsi que des visualisations de l'écoulement et de suivi de l'onde de choc à l'aide d'une caméra rapide ont été réalisées. Les capteurs de pression ont permis d'acquérir notamment des mesures de surpression et de temps d'arrivée. Les hauteurs de pied de Mach et des temps d'arrivée ont été mesurés à partir des images issues des différents tests de visualisation. Les résultats ont montré une bonne concordance entre les deux configurations, sur les temps d'arrivée (vidéos et capteurs) et l'évolution du pied de Mach sur les parois, alors que des écarts sur l'évolution de la surpression en fonction de la distance sont notés entre une charge sphérique et hémisphérique.

Abstract :

The aim of this experimental study is to characterize the non-regular Mach reflection of a shock wave on a plane surface, which is supposed non-deformable and perfectly reflective. Therefore, two configurations have been investigated and confronted. The shock waves result from the detonation of spherical and hemispherical gaseous charges. The first configuration consists in detonating a spherical charge above a near-surface mechanically non-deformable and the second one considers a hemispherical charge close to a wall, representing a 90° likeness of the first scenario. With the first configuration, the gaseous mixture is contained in a balloon and is initiated at its center at a chosen Heigth of Burst (HOB). For the second one, the mixture is contained in a hemispherical soap bubble and is also initiated at its center, the distance between the center of the explosion and the wall is identical to the HOB chosen during the first configuration. In both cases, the blast wave is reflected on the plane where a Mach stem develops, which spreads along the surface. In order to compare the two configurations, measurements were carried out with pressure sensors as well as optical monitoring method using a high-speed camera. The pressure sensors acquired overpressure and the arrival time. The Mach stem heights and arrival times were measured from the pictures produced during the various visualization tests. The results revealed a good agreement between the two configurations, on the arrival times (videos and sensors) and the evolution of the Mach stem on the planes. On the other hand, a difference was noticed in the behavior of the overpressure as a function of the distance between a spherical and hemispherical charge.