Présentation
Auteur(s)
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Francis DUPRIEZ : Ingénieur de l’Institut Industriel du Nord de la France - Directeur du centre de Lille de l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA)
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Jean-Pierre FLODROPS : Ingénieur civil de l’aéronautique - Ingénieur de recherche à l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA) - Centre de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les molécules qui sont, à un instant donné, au voisinage immédiat du point de mesure considéré vont, dans le cours du mouvement du fluide et au moins pendant un certain temps, rester relativement « groupées ». Elles constituent alors ce que l’on peut appeler une « particule fluide » élémentaire que l’on peut traiter comme un élément unique et dont la vitesse de déplacement est la vitesse du fluide au point et à l’instant considérés. Cette grandeur vectorielle dépend en général du temps. La mesure de ce vecteur consiste en la détermination simultanée de ses trois composantes ou de son module et de sa direction, dans un repère choisi par l’expérimentateur.
Il convient, dès à présent, de remarquer que la particule fluide n’est pas identifiable et que l’on ne saura donc pas mesurer sa vitesse directement : il faudra, soit la rendre identifiable en lui substituant des traceurs dont le comportement sera assimilé à celui de la particule fluide, soit utiliser des méthodes indirectes nécessitant l’introduction de sondes. Il s’ensuit à la fois des limitations dans la possibilité de mesure et une perturbation de l’écoulement dont il faut être conscient et qu’il convient de minimiser.
Dans le cas général d’un écoulement tridimensionnel turbulent, on conçoit que la mesure se révèle des plus délicates. Fort heureusement, de nombreux écoulements peuvent être considérés, en première approximation, comme bidimensionnels plans (le vecteur vitesse est parallèle à un plan) ou de révolution (le vecteur vitesse est contenu dans un plan radial) ou mieux encore comme monodirectionnels. De plus, dans le domaine industriel, c’est le plus souvent à une recherche de vitesse moyenne dans une direction donnée que l’on est conduit (canalisation, galeries,...). Aussi, les moyens de mesure vont-ils du plus rudimentaire au plus sophistiqué et dépendent-ils essentiellement soit des hypothèses simplificatrices que l’on peut faire sur les écoulements, soit des besoins qui ont motivé la mesure de vitesse.
Les méthodes de mesure peuvent être divisées en deux grandes classes, A et B, suivant qu’il s’agit d’une méthode non intrusive (c’est-à-dire que le fait de faire la mesure n’apporte pas une perturbation à l’écoulement) ou, au contraire, intrusive, le principe de mesure retenu nécessitant l’introduction dans le milieu fluide de sondes qui constituent autant d’éléments perturbateurs pour le phénomène mesuré.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1980 par Francis DUPRIEZ
- Version courante de sept. 2013 par Isabelle CARÉ
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Méthodes de mesure par sondes autres que de pression2. Méthodes non intrusives de mesure de vitesse
Comme il est dit dans l’introduction, il n’est pas possible de déterminer la vitesse propre d’une particule fluide, dans la mesure où il est impossible d’individualiser cette dernière. Cependant, il est possible de caractériser la vitesse d’objets transportés par le fluide. Moyennant certaines précautions quant à la taille et la densité de ces objets par rapport au fluide dont on veut mesurer la vitesse, on pourra, dans bien des cas, assimiler la vitesse de ces traceurs à celle des particules fluides et obtenir une mesure qui ne vienne pas perturber l’écoulement.
2.1 Flotteurs
Cette méthode, la plus simple qui existe, est destinée aux écoulements liquides à surface libre. La mesure peut s’effectuer en surface comme en profondeur. Deux plans de référence sont choisis, dont on connaît avec précision la distance qui les sépare. On mesure le temps mis par les flotteurs pour parcourir cette distance. La méthode est essentiellement visuelle et ne nécessite qu’un chronomètre et un repérage correct des plans verticaux de passage du flotteur. Lorsqu’il s’agit de mesures en profondeur, un index lumineux est placé sur le flotteur pour en faciliter le suivi. Cette méthode ne fournit qu’une valeur grossière de la composante moyenne de la vitesse de l’écoulement perpendiculairement aux plans de référence.
HAUT DE PAGE2.1.2.1 Constitution des flotteurs
Les flotteurs ne doivent pas donner trop de prise au vent.
Ils peuvent être constitués de bâtons alourdis à une extrémité, de disques de liège ou de tout autre matériau léger.
La mesure de vitesse en profondeur à l’aide de flotteurs lestés impose des types de flotteur offrant une bonne prise à l’écoulement, à la profondeur...
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