MISURAZIONE DELLA VELOCITÀ

I metodi fisici delle misurazioni della velocità sono, di regola, indiretti. Questa categoria comprende sputter-con metodi che utilizza la dipendenza dei parametri di una scarica elettrica sulla velocità; ionizzazione metodi che dipendono da un campo di concentrato di ioni, prodotto da un isotopo radioattivo in movimento medium fluido velocità di flusso; il electrodiffusion metodo che utilizza l’influenza di un flusso di elettrodo-processi di diffusione; a filo caldo o a film caldo anemometro; magnete metodi acustici.

Il metodo a filo caldo deriva dalla dipendenza del trasferimento di calore convettivo dell’elemento sensibile dalla velocità del flusso in entrata del mezzo in esame (vedi Anemometro a filo caldo e a film caldo). Il suo principale vantaggio è che il convertitore primario ha una risposta ad alta frequenza, che ci consente di utilizzarlo per misurare le caratteristiche turbolente del flusso.

Il metodo di elettrodiffusione di indagine dei campi di velocità si basa sulla misurazione della corrente di ioni che si diffondono verso il catodo e si scaricano su di esso. Le sostanze disciolte nell’elettrolita devono garantire la reazione elettrochimica che si verifica sugli elettrodi. Due tipi di elettroliti sono più spesso utilizzati: ferrocianidico, costituito dalla soluzione di potassio ferri e ferrocianuro K3Fe(CN)6, K4Fe(CN)6, rispettivamente, con concentrazione 10-3 − 5 × 102 mole/1) e di sodio caustico NaOH (con concentrazione 0,5-2 mole/1) in acqua; triodina, costituita dalla soluzione di ioduro I2 (10-4 − 10-2 mole/1) e ioduro di potassio KI) in acqua. Il platino è usato come catodo in tali sistemi. Nella misurazione della velocità, viene utilizzato un sensore costituito da un tubo capillare di vetro di 30-40 µm di diametro con un filo di platino (d = 15-20 µm) saldato in esso. L’elemento sensibile (il catodo) è l’estremità del filo rivolta verso il flusso e l’involucro del dispositivo è l’anodo. La dipendenza tra la corrente nel circuito e la velocità è descritta dalla relazione I = A + B, dove A e B sono costanti del trasduttore definite nelle prove di taratura.

I metodi magnetoidrodinamici si basano sugli effetti dell’interazione dinamica tra il gas ionizzato o l’elettrolita in movimento e il campo magnetico. Il mezzo conduttore, muovendosi in un campo magnetico trasversale, produce una forza elettrica E tra le due sonde poste ad una distanza L nel flusso del fluido, proporzionale all’intensità del campo magnetico H e alla velocità del flusso u: E = μ. Lo svantaggio del metodo è che può essere utilizzato solo per misurare una velocità media sulla sezione di flusso, tuttavia ha trovato uso nello studio dei media al plasma caldi e rarefatti.

Tra i metodi diretti i più abbondanti sono i metodi acustici, radiolocalizzati e ottici. Usando metodi acustici per determinare la velocità del mezzo, possiamo misurare la dispersione di un gruppo di onde ultrasoniche dal flusso di fluido perpendicolare all’asse del cluster, o lo spostamento Doppler della frequenza degli ultrasuoni sparsi dal mezzo mobile, o il tempo di viaggio delle oscillazioni acustiche attraverso un mezzo mobile. Questi metodi hanno trovato applicazione nello studio dei flussi nell’atmosfera e nell’oceano, dove i requisiti per la località di misurazione sono meno rigorosi rispetto agli esperimenti di modello di laboratorio. Per eseguire esperimenti di precisione con elevata risoluzione spaziale e temporale, vengono utilizzati metodi ottici: il metodo più raffinato utilizzato è l’anemometria Doppler laser. (vedi Anemometri, Laser Doppler). L’anemometria laser Doppler dipende dalla dispersione di piccole particelle nel flusso e può anche essere considerata un metodo cinematico (vedi sopra).