FR2593914A1 - Method and devices for measuring the fluctuations in the static pressure and/or in the modulus of the velocity within a turbulent flow - Google Patents
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Abstract
Description
La présenta invention a pour objet un procédé et des dispositifs pour mesurer les fluctuations de la pression statique et/ou du module de la vitesse au sein d'un écoulement turbulent. The present invention relates to a method and devices for measuring the fluctuations of the static pressure and / or of the velocity modulus within a turbulent flow.
La présente invention a été faite à l'institut de Mécanique Statique de la Turbulence de l'Université d'Aix-Marseille II,
Laboratoire associé au C.N.R.S. No. 130.The present invention was made at the Institute of Static Mechanics of Turbulence of the University of Aix-Marseille II,
Laboratory associated with CNRS No. 130.
Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils de mesure. The technical sector of the invention is that of the construction of measuring devices.
Les études des écoulements turbulents en soufflerie, dans des tuyères ou dans L'atmosphere, notamment 11 étude de la génération des vagues par le vent ou l'étude de la couche limite atmosphérique nécessitent la mise au point d'appareils de mesure permettant de mesurer avec précision les fluctuations de la pression statique au sein des écoulements turbulents. Studies of turbulent flows in a wind tunnel, in nozzles or in the atmosphere, in particular the study of the generation of waves by the wind or the study of the atmospheric boundary layer require the development of measuring devices making it possible to measure with precision the fluctuations of the static pressure within the turbulent flows.
On connalt déjà des capteurs tels que les microphones, les hydrophones ou des transducteurs piézoélectriques qui permettent de capter des ondes acoustiques. Sensors such as microphones, hydrophones or piezoelectric transducers are already known which make it possible to pick up acoustic waves.
Au cours des dernières décennies,on a développé des capteurs électroniques dits capteurs T.S.I. qui comportent, d'une part, une antenne de prise de pression du type tube de Prandtl ou analogique, qui est un tube de petit diamètre, fermé à l'extrémité avant et comportant des petits orifices latéraux de prise de pression statique situés à une certaine distance de l'extrémité avant et d'autre part, un capteur de pression situé à l'intérieur dudit tube, lequel capteur est constitué par un tube capillaire connecté sur une source de fluide à pression constante et l'extrémité dudit tube capillaire comporte un film chaud tendu en travers dudit tube, qui fait office d'anémomètre à film chaud etquimesurela vitesse de sortie du fluide proportionnelle à la pressionàl'intérieur de l'antenne. In recent decades, electronic sensors known as T.S.I sensors have been developed. which comprise, on the one hand, a pressure tapping antenna of the Prandtl or analog tube type, which is a tube of small diameter, closed at the front end and having small lateral orifices for static pressure tapping located at a certain distance from the front end and on the other hand, a pressure sensor situated inside said tube, which sensor consists of a capillary tube connected to a source of fluid at constant pressure and the end of said capillary tube comprises a hot film stretched across said tube, which acts as a hot film anemometer and which measures the speed of exit of the fluid proportional to the pressure inside the antenna.
Les antennes de Prandtl ont été utilisées également avec des capteurs de pression tels que les microphones. Prandtl's antennas have also been used with pressure sensors such as microphones.
On sait, d'après les lois de Bernoulli, que la pression totale P(t) au sein d'un écoulement irrotionnel et stationnaire est égale à la somme de la pression statique (Ps), de la pression dyna mique qui est elle-même egale à 2 P p lui2, 2, p étant la masse volumique du fluide et |U| lue le module de la vitesse instantanée et d'un facteur a (,'tant la fonction potentiel des vitesses). We know, according to Bernoulli's laws, that the total pressure P (t) within an irrotational and stationary flow is equal to the sum of the static pressure (Ps), of the dynamic pressure which is itself even equal to 2 P p him2, 2, p being the density of the fluid and | U | read the module of the instantaneous speed and of a factor a (, 'as the potential speed function).
Les écoulements turbulents qui sont rotationnels et instationnaires peuvent être considérés comme une superposition d'une infinité de structures tourbillonnaires de tailles diverses. The turbulent flows which are rotational and unsteady can be considered as a superposition of an infinity of vortex structures of various sizes.
Les méthodes classiques de mesure de la pression au sein d'un écoulement turbulent supposent que les tourbillons ont des dimensions nettement supérieures à la distance L comprise entre l'extrémité de l'antenne et les prises de pression situées en aval et que l'écoulement peut être considéré de ce fait comme irrotationnel et stationnaire de manière à annuler le terme -. Elles supposent également que l'écoulement reste parallèle à l'antenne et que, de ce fait, le terme 2 P lui2 est nul au niveau des prises de pression et la pression qui règne à l'intérieur de l'antenne est égale à la pression statique.Conventional methods of measuring the pressure within a turbulent flow assume that the vortices have dimensions significantly greater than the distance L between the end of the antenna and the pressure taps located downstream and that the flow can therefore be considered irrotational and stationary so as to cancel the term -. They also assume that the flow remains parallel to the antenna and that, therefore, the term 2 P him2 is zero at the pressure taps and the pressure prevailing inside the antenna is equal to the static pressure.
Ces hypothèses simplificatrices conduisent à des erreurs de mesure. These simplifying assumptions lead to measurement errors.
Une première erreur résulte du fait qu'un tube de Prandtl, qui comporte des orifices de prise de pression situés à une distance
L de l'extrémité avant du tube qui est de l'ordre de dix fois le diamètre du tube, ne permet de mesurer que les fluctuations de pression pour des tourbillons de dimensions nettement supérieures à la distance L.A first error results from the fact that a Prandtl tube, which has pressure tapping holes located at a distance
L of the front end of the tube which is of the order of ten times the diameter of the tube, makes it possible to measure only the pressure fluctuations for vortices of dimensions significantly greater than the distance L.
Par contre, pour des tourbillons dont le diamètre est inférieur à L, l'écoulement autour de l'antenne ne peut plus être considéré comme irrotationnel et stationnaire et l'équation de
Bernoulli ne peut être simplifiée.On the other hand, for vortices whose diameter is less than L, the flow around the antenna can no longer be considered as irrotational and stationary and the equation of
Bernoulli cannot be simplified.
Une deuxième cause d'erreur résulte du fait qu'en pratique, la direction du vecteur vitesse au sein d'un écoulement turbulent varie et, dès que l'angle a formé par ce vecteur avec l'axe de l'antenne dépasse 50, le terme 2 P |U| 2 induit à l'intérieur du tube une variation de pression d'où une deuxième cause d'erreur surtout lorsqu'il s'agit de mesurer de très faibles fluctuations de pression, par exemple dans l'étude de la couche limite turbulente. A second cause of error results from the fact that in practice, the direction of the velocity vector within a turbulent flow varies and, as soon as the angle formed by this vector with the axis of the antenna exceeds 50, the term 2 P | U | 2 induces a pressure variation inside the tube, hence a second cause of error, especially when it is a question of measuring very small pressure fluctuations, for example in the study of the turbulent boundary layer.
Une autre cause d'erreur réside dans le fait qu'une antenne du type tube de Prandtl, placée dans un écoulement turbulent, crée un effet de sillage sur le corps de la sonde qui a pour effet d'induire un champ de pression parasite qui se superpose au champ de pression à mesurer et ceci dès que l'angle a est supérieur à 50 environ. Another cause of error lies in the fact that an antenna of the Prandtl tube type, placed in a turbulent flow, creates a wake effect on the body of the probe which has the effect of inducing a parasitic pressure field which is superimposed on the pressure field to be measured and this as soon as the angle a is greater than approximately 50.
L'objectif de l'invention est de procurer des moyens pour mesurer avec une meilleure précision les fluctuations de la pression statique en un point d'un écoulement turbulent, en éliminant au maximum les causes d'erreur précitées grâce à un capteur de pression qui permette de mesurer les fluctuations de pression dans une gamme de fréquences la plus large possible et pouvant atteindre des fréquences relativement élevées, de l'ordre de 1000 Hz et au moyen d'une antenne de prise de pression qui ait les dimensions les plus réduites possible, de manière à utiliser l'équation de Bernoulli simplifiée pour des structure tourbillonnaires les plus petites possibles. The objective of the invention is to provide means for better measuring the fluctuations of the static pressure at a point in a turbulent flow, by eliminating as much as possible the aforementioned causes of error by means of a pressure sensor which enables pressure fluctuations to be measured in the widest possible frequency range and capable of reaching relatively high frequencies, of the order of 1000 Hz and by means of a pressure tap antenna which is as small as possible , so as to use the simplified Bernoulli equation for the smallest possible vortex structures.
Cet objectif est atteint par un procédé suivant lequel on mesure simultanément en un point d'un écoulement turbulent, d'une part la pression totale instantanée et, d'autre part, le module de la vitesse instantanée du fluide, on calcule la pression dynamique et on calcule la pression statique instantanée en retranchant ladite pression dynamique de ladite mesure de la pression totale. This objective is achieved by a process which simultaneously measures at a point of a turbulent flow, on the one hand the instantaneous total pressure and, on the other hand, the modulus of the instantaneous speed of the fluid, the dynamic pressure is calculated and the instantaneous static pressure is calculated by subtracting said dynamic pressure from said measurement of the total pressure.
La mise en oeuvre de ce procédé a conduit à la conception d'un nouveau capteur du module de la vitesse instantanée d'un fluide au sein d'un écoulement turbulent du type anémomètre à fil chaud, dans lequel le fil chaud est un anneau circulaire plan ouvert, disposé perpendiculairement à la direction de l'écoulement moyen. The implementation of this process has led to the design of a new sensor for the module of the instantaneous speed of a fluid within a turbulent flow of the hot wire anemometer type, in which the hot wire is a circular ring. open plane, arranged perpendicular to the direction of mean flow.
Un dispositif selon l'invention pour mesurer la pression statique instantanée au sein d'un écoulement turbulent comporte un tube externe de petit diamètre, représentant l'antenne de pression totale, dont l'extrémité avant est ouverte et dont l'axe est disposé sensiblement parallèle à la direction générale de l'écoulement et un capteur de pression qui est disposé à l'intérieur dudit tube, à proximité de l'extrémité avant de celui-ci et qui délivre un signal analogique qui mesure la pression totale instantanée audit point et un capteur de vitesse qui est disposé à proximité de l'extrémité avant dudit tube et qui délivre un signal analogique qui mesure la valeur absolue de la vitesse instantanée du fluide audit point. A device according to the invention for measuring the instantaneous static pressure within a turbulent flow comprises an external tube of small diameter, representing the total pressure antenna, the front end of which is open and the axis of which is arranged substantially parallel to the general direction of flow and a pressure sensor which is placed inside said tube, near the front end of the latter and which delivers an analog signal which measures the instantaneous total pressure at said point and a speed sensor which is arranged near the front end of said tube and which delivers an analog signal which measures the absolute value of the instantaneous speed of the fluid at said point.
L'invention a pour résultat un nouveau dispositif pour mesurer les fluctuations de la pression statique et un nouveau capteur du module de la vitesse instantanée au sein d'un écoulement turbulent. The invention results in a new device for measuring the fluctuations of the static pressure and a new sensor of the module of the instantaneous speed within a turbulent flow.
Un capteur de vitesse selon l'invention présente l'avantage de délivrer un signal qui représente analogiquement la valeur absolue de la vitesse instantanée du fluide et donc d'obtenir une mesure directe du module de la vitesse instantanée sans avoir à mettre en oeuvre un arrangement complexe de fils chaud et sans calculs et ceci à condition que le vecteur vitesse instantané fasse avec l'axe du tube un angle inférieur à + 150. De plus, un capteur de vitesse selon l'invention a des dimensions très réduites de sorte qu'il ne perturbe pas l'écoulement au sein duquel il est placé et il convient très bien pour mesurer les fluctuations de la pression statique au sein d'un écoulement turbulent par le procédé selon l'invention. A speed sensor according to the invention has the advantage of delivering a signal which analogically represents the absolute value of the instantaneous speed of the fluid and therefore of obtaining a direct measurement of the module of the instantaneous speed without having to implement an arrangement complex of hot wires and without calculations, and this provided that the instantaneous speed vector makes an angle with the axis of the tube of less than + 150. In addition, a speed sensor according to the invention has very small dimensions so that it does not disturb the flow within which it is placed and it is very suitable for measuring the fluctuations of the static pressure within a turbulent flow by the method according to the invention.
L'antenne de pression totale selon l'invention présente l'avantage d'obtenir une tension proportionnelle à la pression totale qui ne dépend pas de l'angle a formé par la vitesse et l'axe de l'antenne et ceci tant que a reste compris entre ilSo et l'avantage de ne pas créer de sillages parasites même si a r~ 150. The total pressure antenna according to the invention has the advantage of obtaining a voltage proportional to the total pressure which does not depend on the angle a formed by the speed and the axis of the antenna and this as long as a remains between ilSo and the advantage of not creating parasitic wakes even if ar ~ 150.
Le procédé et les dispositifs selon l'invention permettent de mesurer les fluctuations de la pression statique au sein d'un fluide avec une très bonne précision et dans une plage de fréquences allant jusqu'à 1000 Hz environ. The method and the devices according to the invention make it possible to measure the fluctuations of the static pressure within a fluid with very good precision and in a frequency range up to approximately 1000 Hz.
Ils présentent un très bon pouvoir de résolution par rapport aux mouvements tourbillonnaires qui est de l'ordre du diamètre du tube qui constitue l'antenne de prese de pression totale, c'est-àdire de l'ordre de deux millimètres. They have a very good resolving power with respect to the vortex movements which is of the order of the diameter of the tube which constitutes the antenna for total pressure, that is to say of the order of two millimeters.
Les mesures de pression statique obtenues par le procédé selon l'invention ne sont pas entachées d'erreur due à la pression dynamique puisque l'on calcule celle-ci à partir de la mesure du module de la vitesse et que l'on applique à la mesure de pression totale un facteur correctif égal à la pression dynamique calculée. The static pressure measurements obtained by the method according to the invention are not subject to an error due to the dynamic pressure since this is calculated from the measurement of the modulus of the speed and which is applied to the total pressure measurement a corrective factor equal to the calculated dynamic pressure.
Les dispositifs de mesure des fluctuations de la pression statique selon l'invention ont des dimensions transversales à lté- coulement très réduites, de l'ordre de 1 à 2 mm, d'où un effet de sillage très faible. Le rapport signal/bruit est élevé et ils permettent d'effecteur des mesures en soufflerie. The devices for measuring fluctuations in static pressure according to the invention have very small transverse flow dimensions, of the order of 1 to 2 mm, resulting in a very weak wake effect. The signal / noise ratio is high and they allow measurements to be made in the wind tunnel.
Les capteurs de pressicn selon l'invention permettent de mesurer simultanément, en un même point d'un écoulement fluide, la pression statique et le module de la vitesse instantanée et de déterminer le terme fondamental de corrélation entre la pression et la vitesse. The pressure sensors according to the invention make it possible to simultaneously measure, at the same point of a fluid flow, the static pressure and the modulus of the instantaneous speed and to determine the fundamental term of correlation between the pressure and the speed.
De nombreux essais comparatifs ont été effectués en laboratoire. Au cours de ces essais, des mesures de fluctuation de la pression statique au sein d'un écoulement turbulent ont été réalisées en utilisant d'une part, un capteur de pression statique selon l'invention et, d'autre part, une antenne de Prandtl connue. Numerous comparative tests have been carried out in the laboratory. During these tests, measurements of fluctuation of the static pressure within a turbulent flow were carried out using, on the one hand, a static pressure sensor according to the invention and, on the other hand, an antenna of Prandtl known.
Les résultats obtenus ont été comparés avec les modèles théoriques existants et ces comparaisons ont montré qu'un capteur selon l'invention permettait de déterminer les fluctuations de pression statique avec une bonne précision et que les mesures obtenues étaient conformes aux prévisions des modèles théoriques.The results obtained were compared with the existing theoretical models and these comparisons showed that a sensor according to the invention made it possible to determine the static pressure fluctuations with good precision and that the measurements obtained were in accordance with the forecasts of the theoretical models.
La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de dispositifs selon l'invention. The following description refers to the appended drawings which represent, without any limiting nature, exemplary embodiments of devices according to the invention.
La figure 1 représente un capteur du module de la vitesse au sein d'un écoulement turbulent. FIG. 1 represents a sensor of the velocity module within a turbulent flow.
La figure 2 est un diagramme qui représente les variations relatives du signal émis par un capteur selon la figure 1, en fonction de l'angle formé par l'axe du capteur avec la direction générale de l'écoulement. FIG. 2 is a diagram which represents the relative variations of the signal emitted by a sensor according to FIG. 1, as a function of the angle formed by the axis of the sensor with the general direction of the flow.
La figure 3 représente un dispositif pour mesurer la pression statique au sein d'un écoulement turbulent. FIG. 3 represents a device for measuring the static pressure within a turbulent flow.
La figure 4 est une vue frontale suivant IV-IV de la figure 3. FIG. 4 is a front view along IV-IV of FIG. 3.
La figure 1 représente un capteur de vitesse du type anémomètre à fil chaud. On rappelle que les anémomètres à fil chaud comportent un fil ou deux fils croisés en forme de X, qui sont des fils conducteurs très fins par exemple des fils en platine ayant un diamètre de l'ordre de 5 à 10 microns, dans lesquels on fait circuler un courant électrique qui chauffe le fil. Le fil est associé à un dispositif de régulation électronique qui fait varier automatiquement la tension aux bornes du fil pour maintenir la température du fil constante lorsque la composante de la vitesse du fluide perpendiculaire au fil varie.On sait que deux anémomètres à fil chaud composés chacun de deux fils croisés situés dans deux plans dont l'intersection est sensiblement parallèle à la direction générale d'un écoulement permettent de mesurer au moyen de calculs complexes, les composantes de la vitesse suivant trois directions trirectangulaires et de calculer le module de la vitesse. FIG. 1 represents a speed sensor of the hot wire anemometer type. It will be recalled that hot wire anemometers comprise a wire or two crossed X-shaped wires, which are very fine conducting wires, for example platinum wires having a diameter of the order of 5 to 10 microns, in which we make circulate an electric current which heats the wire. The wire is associated with an electronic regulating device which automatically varies the voltage across the wire to keep the wire temperature constant when the component of the speed of the fluid perpendicular to the wire varies. We know that two hot wire anemometers each composed of two crossed wires located in two planes whose intersection is substantially parallel to the general direction of a flow make it possible to measure, by means of complex calculations, the components of the speed in three trirectangular directions and to calculate the modulus of the speed.
La figure 1 représente un nouvel anémomètre à fil chaud qui délivre une tension analogique directement liée au module de la vitesse instantanée en un point situé au sein d'un écoulement turbulent. Cet anémomètre comporte un fil chaud 1 qui a la forme d'un anneau circulaire plan comportant une très petite ouverture 2. Le fil 1 est par exemple un fil en platine ayant un diamètre de 10 microns et une résistance de l'ordre de 15 ohms, qui est enroulé suivant un cercle de 2 mm de diamètre et l'ouverture 2 a une largeur de 0,1 mm. FIG. 1 represents a new hot wire anemometer which delivers an analog voltage directly linked to the module of the instantaneous speed at a point located within a turbulent flow. This anemometer comprises a hot wire 1 which has the shape of a flat circular ring having a very small opening 2. The wire 1 is for example a platinum wire having a diameter of 10 microns and a resistance of the order of 15 ohms , which is wound in a circle of 2 mm in diameter and the opening 2 has a width of 0.1 mm.
Les deux bords de l'ouverture 2 sont connectés chacun sur une broche conductrice 3a, 3b. Les deux broches 3a, 3b s'étendent perpendiculairement au plan de l'anneau 1 et relient celui-ci à un coffret 4 qui contient des circuits électroniques qui mettent le fil 1 sous tension pour le chauffer et qui régulent la tension pour maintenir la température du fil constante. The two edges of the opening 2 are each connected to a conductive pin 3a, 3b. The two pins 3a, 3b extend perpendicular to the plane of the ring 1 and connect the latter to a box 4 which contains electronic circuits which energize the wire 1 to heat it and which regulate the voltage to maintain the temperature constant thread.
Des calculs permettent de démontrer qu si lton place le centre de l'anneau 1 en un point A situé au sein d'un écoulement turbulent ayant une direction générale d'écoulement V et si l'axe x xl de l'anneau forme avec la direction V un angle a infénieur à + 150, la tension aux bornes du fil 1 qui maintient la température du fil constante varie comme le module |U| lui de la vitesse instantanée du flui- de au point A et représente analogiquement le module de la vitesse instantanée. L'expérience montre que ce résultat reste valable pour des variations de vitesse dont la fréquence est inférieure à 3000 Hz. Calculations make it possible to demonstrate that if lton places the center of the ring 1 at a point A situated within a turbulent flow having a general direction of flow V and if the axis x xl of the ring forms with the direction V an angle less than + 150, the voltage across the wire 1 which keeps the wire temperature constant varies like the module | U | it of the instantaneous speed of the fluid at point A and analogically represents the modulus of the instantaneous speed. Experience shows that this result remains valid for speed variations whose frequency is less than 3000 Hz.
La figure 2 est un diagramme qui représente en abscis ses l'angle a et en ordonnées, le rapport R = -( )E Eo, Eo dési
Eo gnant le signal délivré lorsque a = O et E (a) le signal délivré lorsque l'axe de l'anneau forme un angle a avec la direction générale de l'écoulement.FIG. 2 is a diagram which represents on the abscis its angle a and on the ordinates, the ratio R = - () E Eo, Eo desi
Eo gnant the signal delivered when a = O and E (a) the signal delivered when the axis of the ring forms an angle a with the general direction of flow.
La courbe C représente le signal délivré pour un capteur selon la figure 1 placé dans un écoulement laminaire stable lorsqu'on incline le plan du capteur par rapport à la direction de 1 1écoulement. Curve C represents the signal delivered for a sensor according to FIG. 1 placed in a stable laminar flow when the plane of the sensor is inclined with respect to the direction of the flow.
Cette courbe montre que pour des angles a 4 + 15 le signal délivré reste sensiblement constant, ce qui démontre que pour a 4 + 150 le signal délivré ne depend pas de l'orientation du vecteur vitesse par rapport à l'anneau 1 et dépend uniquement du module du vecteur vitesse. This curve shows that for angles at 4 + 15 the signal delivered remains substantially constant, which demonstrates that for a 4 + 150 the signal delivered does not depend on the orientation of the speed vector relative to the ring 1 and only depends of the velocity vector module.
La figure 3 représente une demi-coupe axiale d'un dispositif pour mesurer la pression statique en un point d'un écoulement turbulent, lequel dispositif est un application d'un capteur de vitesse selon la figure 1. FIG. 3 represents an axial half-section of a device for measuring the static pressure at a point of a turbulent flow, which device is an application of a speed sensor according to FIG. 1.
Le capteur selon la figure 3 sert à mesurer les fluctuations de la pression statique en un point A situé au sein d'un écoulement turbulent dont la direction générale moyenne dtécoulement est représentée par le vecteur V. The sensor according to FIG. 3 is used to measure the fluctuations of the static pressure at a point A located within a turbulent flow whose average general direction of flow is represented by the vector V.
Ce capteur comporte une antenne de pression totale 5 qui est un tube rectiligne de petit diamètre, par exemple un tube de 2 mm de diamètre et de 2 cm de longueur. L'extrémité avant du tube 5 est ouverte et l'axe du tube est disposé sensiblement parallèle à la direction générale de l'écoulement V. Le tube 5 contient un capteur de pression 6 de tout type connu, de preférence un capteur de pression T.S.I. qui comporte un tube connecté sur une source de gaz 9 à pression constante. This sensor comprises a total pressure antenna 5 which is a rectilinear tube of small diameter, for example a tube 2 mm in diameter and 2 cm in length. The front end of the tube 5 is open and the axis of the tube is disposed substantially parallel to the general direction of flow V. The tube 5 contains a pressure sensor 6 of any known type, preferably a pressure sensor T.S.I. which comprises a tube connected to a gas source 9 at constant pressure.
L'extrémité avant 7 du capteur 6 est ouverte et elle est placée à l'intérieur du tube 5 à proximité du point A. L'extrémité avant du capteur 6 comporte ni anémomètre à film chaud 8 qui est tendu en travers d'un tube capillaire 7' maintenu centré dans le tube 6 par des cloisons 10. The front end 7 of the sensor 6 is open and it is placed inside the tube 5 near the point A. The front end of the sensor 6 has neither a hot film anemometer 8 which is stretched across a tube capillary 7 'kept centered in the tube 6 by partitions 10.
Le film 8 délivre un signal qui varie comme la composante axiale de la vitesse du gaz et donc comme le débit du gaz sortant du tube 7', lequel débit est proportionnel à la différence entre la pression constante de la source 9 et la pression au point A. Ce signal représente donc analogiquement les variations de la pression au point A, qui est la pression totale instantanée
Pt, c'est-à-dire la somme de la pression statique instantanée Ps et de la pression dynamique instantanée qui est égale à 21 p |U lUI2. The film 8 delivers a signal which varies as the axial component of the speed of the gas and therefore as the flow of the gas leaving the tube 7 ', which flow is proportional to the difference between the constant pressure of the source 9 and the pressure at the point A. This signal therefore analogically represents the variations in pressure at point A, which is the instantaneous total pressure
Pt, ie the sum of the instantaneous static pressure Ps and the instantaneous dynamic pressure which is equal to 21 p | U lUI2.
Pour les tourbillons ayant des dimensions supérieures au diamètre de l'antenne 5, qui est très petit, on peut considérer l'écoulement comme irrotationnel et stationnaire et dans ce cas, l'équation de Bernoulli donne : Pt = Ps + 2 p lui2. For vortices having dimensions greater than the diameter of antenna 5, which is very small, we can consider the flow as irrotational and stationary and in this case, the Bernoulli equation gives: Pt = Ps + 2 p lui2.
Le dispositif selon la figure 3 comporte, en outre, un capteur selon la figure 1 composé d'un fil chaud 1 en forme d'anneau ouvert qui est disposé à l'extrémité avant du tube 5 coaxialement à celui-ci. L'anneau 1 est monté sur deux broches conductrices 3a, 3b situées 'l'extérieur du tube 5. The device according to Figure 3 further comprises a sensor according to Figure 1 composed of a hot wire 1 in the form of an open ring which is arranged at the front end of the tube 5 coaxially therewith. The ring 1 is mounted on two conductive pins 3a, 3b located on the outside of the tube 5.
La figure 4 est une vue frontale sur laquelle on voit que le diamètre de l'anneau ouvert 1 est compris entre le diamètre interne et le diamètre externe du tube 5. FIG. 4 is a front view in which it can be seen that the diameter of the open ring 1 is between the internal diameter and the external diameter of the tube 5.
Le capteur 1 délivre un signal qui représente analogiquement le module de la vitesse instantanée fU! au point A tandis que le film 8 délivre un signal qui représente la pression totale
Pt au point A.The sensor 1 delivers a signal which analogically represents the module of the instantaneous speed fU! at point A while the film 8 delivers a signal which represents the total pressure
Pt at point A.
A partir de ces deux signaux, on calcule la pression statique Ps en appliquant la formule Ps = Pt - 2 P il12. From these two signals, the static pressure Ps is calculated by applying the formula Ps = Pt - 2 P il12.
Le procédé et les dispositifs selon l'invention permettent de mesurer la pression statique au sein d'un écoulement turbulent par une mesure de pression totale que l'on corrige par une mesure du module de la vitesse alors que les procédé connus mesurent directement la pression statique en utilisant des antennes fermées à l'extrémité avant et comportant des orifices latéraux de prise de pression situés à une distance L de 11 extrémité avant qui est de l'ordre de dix fois le diamètre de l'antenne. The method and the devices according to the invention make it possible to measure the static pressure within a turbulent flow by a measurement of total pressure which is corrected by a measurement of the modulus of the speed whereas the known methods measure the pressure directly static using antennas closed at the front end and having lateral pressure tapping holes located at a distance L from the front end which is of the order of ten times the diameter of the antenna.
Les procédés selon l'invention ont un meilleur pouvoir de résolution à l'égard des mouvements tourbillonnaires. Ils permettent d'appliquer l'équation de Bernoulli simplifiée à des échelles tourbilionnaires nettement plus petite que pour une antenne de
Prandtl. Ils permettent également d'éliminer les erreurs de mesure dues aux variations de direction du vecteur vitesse.The methods according to the invention have better resolving power with regard to vortex movements. They make it possible to apply the simplified Bernoulli equation to vortex scales significantly smaller than for an antenna of
Prandtl. They also make it possible to eliminate measurement errors due to variations in the direction of the speed vector.
Les perturbations dues à l'effet de sillage d'un dispositif de mesure de la pression statique selon l'invention sont très réduites. The disturbances due to the wake effect of a device for measuring the static pressure according to the invention are very reduced.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601130A FR2593914A1 (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Method and devices for measuring the fluctuations in the static pressure and/or in the modulus of the velocity within a turbulent flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601130A FR2593914A1 (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Method and devices for measuring the fluctuations in the static pressure and/or in the modulus of the velocity within a turbulent flow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2593914A1 true FR2593914A1 (en) | 1987-08-07 |
Family
ID=9331524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8601130A Withdrawn FR2593914A1 (en) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | Method and devices for measuring the fluctuations in the static pressure and/or in the modulus of the velocity within a turbulent flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2593914A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2270476A (en) * | 1938-09-19 | 1942-01-20 | Groupement Francais Pour Le Developpement Des Recherches Aeronautiques | Apparatus for measuring pressure |
| WO1985001578A1 (en) * | 1983-09-30 | 1985-04-11 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for correcting barometric pressure for wind velocity and direction |
-
1986
- 1986-01-24 FR FR8601130A patent/FR2593914A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2270476A (en) * | 1938-09-19 | 1942-01-20 | Groupement Francais Pour Le Developpement Des Recherches Aeronautiques | Apparatus for measuring pressure |
| WO1985001578A1 (en) * | 1983-09-30 | 1985-04-11 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for correcting barometric pressure for wind velocity and direction |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, vol. 42, no. 4, avril 1971, pages 450-454, New York, US; B.W. SPENCER et al.: "A bleed-type pressure transducer for in-stream measurement of static pressure fluctuations" * |
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