Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul SCHON : Professeur à l’Université Jean Monnet (IUT de Saint-Étienne)
-
Geneviève COMTE-BELLOT : Professeur à l’École Centrale de Lyon
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Georges CHARNAY : Directeur de Recherche au CNRS (INP Toulouse)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les appareils qui sont traditionnellement désignés comme anémomètres à fil chaud forment en fait une classe plus large que l’on pourrait appeler anémomètres thermiques. Le principe de ces appareils est de chauffer, par effet Joule, un élément (fil ou film) dont la résistance dépend de la température. Cet élément, placé dans un écoulement de fluide, est refroidi par convection ; sa température, donc sa résistance, est alors liée en premier lieu à la vitesse du fluide, mais aussi à sa température et aux caractéristiques physiques de ce fluide régissant le transfert thermique entre l’élément et le milieu environnant.
Les anémomètres à fil ou film chaud vont donc permettre de déterminer les caractéristiques de vitesse locale d’un fluide.
Ce principe peut être mis en œuvre de façon très différente suivant le type d’information recherchée. En effet, pour des mesures courantes en réglage de climatisation, la robustesse et la fidélité sont plus importantes que la sensibilité et la réponse rapide, alors que, si l’on veut déterminer les caractéristiques d’un écoulement turbulent, on cherche au contraire une sensibilité maximale et une très bonne réponse en fréquence. Les appareils proposés dans le commerce se classent dans l’une ou l’autre de ces deux catégories. Les instruments ne nécessitant pas de réponse rapide sont évidemment beaucoup plus faciles à mettre en œuvre que les appareils destinés à la mesure de la turbulence qui, surtout ces dernières années, ont été utilisés dans des configurations où de nombreux capteurs fonctionnent simultanément.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1978 par Geneviève COMTE-BELLOT, Jean-Paul SCHON
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Choix pratique d’un anémomètre4. Différents montages de mesure. Étalonnage
4.1 Anémomètre à intensité de courant constante
Historiquement, ce montage est le premier qui ait été utilisé pour la mesure de caractéristiques turbulentes. Un schéma en est présenté sur la figure 6. Le courant est maintenu constant par une résistance élevée montée en série avec la résistance du fil. Un circuit spécifique est nécessaire pour la correction de l’inertie thermique.
HAUT DE PAGE
L’inertie thermique est due au fait que, malgré la petite taille des fils, un changement de vitesse se traduit par un changement de résistance avec un certain retard, à cause de la couche limite autour du fil et de la conduction dans le fil. Si les fluctuations de vitesse sont petites, un seul paramètre M suffit à rendre compte du phénomène avec une bonne approximation. Si E est la tension aux bornes du fil, cette tension s’exprime, en fonction de la réponse idéale E * qu’aurait le fil sans inertie, par la relation :
avec :
- ω :
- pulsation des fluctuations de vitesse
- j :
- imaginaire pur.
La constante de temps M dépend de la nature de l’élément sensible (capacité thermique massique, résistive électrique, etc.) et des conditions d’essai (vitesse, nature du fluide, surchauffe, etc.).
Par exemple, pour un fil de platine de 4 µm de diamètre, avec une surchauffe de 0,8, soumis à une vitesse de 20 m/s dans l’air, la constante de temps M est de 0,3 ms. Comme nous l’avons indiqué plus haut, pour les anémomètres à intensité constante, un amplificateur adapté permet la correction de cet effet...
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Différents montages de mesure. Étalonnage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BADRI-KUSUMA, REY (C.), MESTAYER (P.) - * - Communication 11th Australasian Fluid Mech. Conf. Hobbart (1992).
-
(2) - CALVET (P.), LIOUSSE (S.) - Mesure de la température, de la pression et de la vitesse au moyen d’un capteur chauffé par impulsions. - Revue Générale de Thermique (1971).
-
(3) - CHARNAY (G.), SCHON (J.-P.), SUNYACH (M.) - Isolement et échantillonnage de signaux aléatoires transmis par plusieurs anémomètres à fil chaud. - Entropie No 50 (1973).
-
(4) - COMTE-BELLOT (G.) - Anémomètre à fil chaud, Techniques de mesure dans les écoulements. - Eyrolles (1974).
-
(5) - COMTE-BELLOT (G.) - Hot-wire anemometry. - Annual Review of Fluid Mechanics. Vol. 8 (1976).
-
(6) - COMTE-BELLOT (G.) - Les méthodes de mesure physiques de la turbulence. - ...
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