MESURE DE LA VITESSE

Les méthodes physiques de mesure de la vitesse sont, en règle générale, indirectes. Cette catégorie comprend les méthodes de sputter-con, qui utilisent la dépendance des paramètres d’une décharge électrique à la vitesse; les méthodes d’ionisation qui dépendent d’un champ d’ions concentrés, produits par un isotope radioactif dans le milieu en mouvement sur la vitesse d’écoulement du fluide; la méthode d’électrodiffusion qui utilise l’influence de l’écoulement sur les processus de diffusion des électrodes; l’anémomètre à fil chaud ou à film chaud; les méthodes magnétiques à acoustiques.

La méthode du fil chaud est dérivée de la dépendance du transfert de chaleur par convection de l’élément de détection à la vitesse du flux entrant du milieu étudié (voir Anémomètre à fil chaud et à film chaud). Son principal avantage est que le convertisseur primaire a une réponse en fréquence élevée, ce qui nous permet de l’utiliser pour mesurer les caractéristiques turbulentes de l’écoulement.

La méthode d’étude des champs de vitesse par électrodiffusion est basée sur la mesure du courant d’ions diffusant vers la cathode et s’y déchargeant. Les substances dissoutes dans l’électrolyte doivent assurer la réaction électrochimique se produisant sur les électrodes. Deux types d’électrolytes sont le plus souvent utilisés: ferrocyanidique, constitué de la solution de ferri de potassium et de ferrocyanure K3Fe (CN) 6, K4Fe (CN) 6, respectivement, avec une concentration de 10-3−5 × 102 mole / 1) et de NaOH de sodium caustique (avec une concentration de 0,5-2 mole / 1) dans l’eau; triodine, constituée de la solution d’iodure I2 (10-4−10-2 mole / 1) et d’iodure de potassium KI (0,1-0,5 mole / 1 ) dans l’eau. Le platine est utilisé comme cathode dans de tels systèmes. En mesure de vitesse, on utilise un capteur constitué d’un tube capillaire en verre de 30 à 40 µm de diamètre avec un fil de platine (d = 15 à 20 µm) soudé dedans. L’élément de détection (la cathode) est l’extrémité du fil faisant face au flux et le boîtier de l’appareil est l’anode. La dépendance entre le courant dans le circuit et la vitesse est décrite par la relation I = A +B , où A et B sont des constantes de transducteur définies dans les tests d’étalonnage.

Les méthodes magnétohydrodynamiques sont basées sur les effets de l’interaction dynamique entre le gaz ou l’électrolyte ionisé en mouvement et le champ magnétique. Le milieu conducteur, se déplaçant dans un champ magnétique transversal, produit une force électrique E entre les deux sondes placées à une distance L dans l’écoulement du fluide, proportionnelle à l’intensité du champ magnétique H et à la vitesse d’écoulement u : E = μ . L’inconvénient de la méthode est qu’elle ne peut être utilisée que pour mesurer une vitesse moyennée sur la section d’écoulement, néanmoins elle a trouvé son utilisation dans l’étude de milieux plasmatiques chauds et raréfiés.

Parmi les méthodes directes, les plus abondantes sont les méthodes acoustiques, radiolocales et optiques. En utilisant des méthodes acoustiques pour déterminer la vitesse du milieu, nous pouvons mesurer soit la diffusion d’un groupe d’ondes ultrasonores par le flux de fluide perpendiculaire à l’axe du groupe, soit le décalage Doppler de la fréquence des ultrasons diffusés par le milieu en mouvement, soit le temps de déplacement des oscillations acoustiques à travers un milieu en mouvement. Ces méthodes ont trouvé une application dans l’étude des écoulements dans l’atmosphère et dans l’océan, où les exigences pour la localité de mesure sont moins strictes que dans les expériences modèles de laboratoire. Pour effectuer des expériences de précision avec une résolution spatiale et temporelle élevée, des méthodes optiques sont utilisées — la méthode la plus raffinée utilisée est l’anémométrie Doppler laser. (voir Anémomètres, Doppler laser). L’anémométrie Doppler laser dépend de la diffusion de petites particules dans le flux et peut également être considérée comme une méthode cinématique (voir ci-dessus).