GESCHWINDIGKEITSMESSUNG

Die physikalischen Methoden der Geschwindigkeitsmessung sind in der Regel indirekt. Diese Kategorie umfasst Sputter-Con-Verfahren, die die Abhängigkeit der Parameter einer elektrischen Entladung von der Geschwindigkeit nutzen; Ionisationsmethoden, die von einem Feld konzentrierter Ionen abhängen, das von einem radioaktiven Isotop im bewegten Medium von der Fluidströmungsgeschwindigkeit erzeugt wird; das Elektrodiffusionsverfahren, das den Einfluss der Strömung auf Elektrodendiffusionsprozesse nutzt; das Heißdraht- oder Heißfilmanemometer; Magnet zu akustischen Methoden.

Die Heißdraht-Methode leitet sich aus der Abhängigkeit der konvektiven Wärmeübertragung des Sensorelements von der Geschwindigkeit des einströmenden Mediums ab (siehe Heißdraht- und Heißfilm-Anemometer). Sein Hauptvorteil ist, dass der Primärwandler einen hohen Frequenzgang hat, der es uns ermöglicht, turbulente Strömungscharakteristiken zu messen.

Die Elektrodiffusionsmethode zur Untersuchung von Magnetfeldern basiert auf der Messung des Stroms von Ionen, die zur Kathode diffundieren und sich darauf entladen. Die gelösten Substanzen im Elektrolyten müssen die an Elektroden ablaufende elektrochemische Reaktion sicherstellen. Am häufigsten werden zwei Arten von Elektrolyten verwendet: Ferrocyanid, bestehend aus der Lösung von Kaliumferri und Ferrocyanid K3Fe (CN) 6, K4Fe (CN) 6 mit einer Konzentration von 10-3 − 5 × 102 mol / 1) und von Ätznatrium NaOH (mit einer Konzentration von 0,5-2 Mol / 1) in Wasser; Triodin, bestehend aus der Iodidlösung I2 (10-4 − 10-2 Mol / 1) und Kaliumiodid KI (0,1-0,5 mol / 1 ) in Wasser. Platin wird in solchen Systemen als Kathode verwendet. Bei der Geschwindigkeitsmessung wird ein Sensor verwendet, der aus einer Glaskapillare mit einem Durchmesser von 30-40 µm und einem darin eingelöteten Platindraht (d = 15-20 µm) besteht. Das Sensorelement (die Kathode) ist das Drahtende, das der Strömung zugewandt ist, und das Gerätegehäuse ist die Anode. Die Abhängigkeit zwischen dem Strom im Stromkreis und der Geschwindigkeit wird durch die Beziehung I = A + B beschrieben, wobei A und B Wandlerkonstanten sind, die in Kalibriertests definiert wurden.

Die magnetohydrodynamischen Methoden basieren auf den Effekten der dynamischen Wechselwirkung zwischen dem sich bewegenden ionisierten Gas oder Elektrolyten und dem Magnetfeld. Das leitende Medium, das sich in einem transversalen Magnetfeld bewegt, erzeugt eine elektrische Kraft E zwischen den beiden Sonden, die in einem Abstand L im Fluidstrom angeordnet sind, proportional zur Magnetfeldstärke H und zur Strömungsgeschwindigkeit u: E = μ. Nachteilig an dem Verfahren ist, dass es nur zur Messung einer über den Strömungsabschnitt gemittelten Geschwindigkeit verwendet werden kann, dennoch hat es bei der Untersuchung heißer und verdünnter Plasmamedien Verwendung gefunden.

Unter den direkten Methoden sind die akustischen, Radiolokalisierungs- und optischen Methoden am häufigsten. Bei der Verwendung akustischer Methoden zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Mediums können wir entweder die Streuung eines Clusters von Ultraschallwellen durch den Fluidstrom senkrecht zur Clusterachse oder die Dopplerverschiebung der Frequenz des von dem sich bewegenden Medium gestreuten Ultraschalls oder die Laufzeit messen von akustischen Schwingungen durch ein sich bewegendes Medium. Diese Methoden haben Anwendung bei der Untersuchung der Strömungen in der Atmosphäre und im Ozean gefunden, wo die Anforderungen an den Ort der Messung weniger streng sind als in Labormodellexperimenten. Um Präzisionsexperimente mit hoher Raum- und Zeitauflösung durchzuführen, werden optische Methoden verwendet — die raffinierteste Methode ist die Laser-Doppler-Anemometrie. (siehe Anemometer, Laser-Doppler). Die Laser-Doppler-Anemometrie hängt von der Streuung kleiner Partikel in der Strömung ab und kann auch als kinematische Methode angesehen werden (siehe oben).