HAL Id: jpa-00214789
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Submitted on 1 Jan 1971
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CHAINE DE MESURE POUR L’ETUDE DE LA DIFFUSION TURBULENTE
Michel Trinite, Pierre Valentin
To cite this version:
Michel Trinite, Pierre Valentin. CHAINE DE MESURE POUR L’ETUDE DE LA DIF- FUSION TURBULENTE. Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C5), pp.C5b-45-C5b-47.
�10.1051/jphyscol:1971570�. �jpa-00214789�
CHAINE DE MESURE POUR L'ETUDE DE LA DIFFUSION TURBULENTE p a r M i c h e l TRINITE e t P i e r r e VALENTIN
L a b o r a t o i r e d e Thermodynamique, F a c u l t é d e s S c i e n c e s d e Rouen, 7 6 - Mont-Saint-Aignan Résumé. - Mise a u p o i n t d ' u n e c h a î n e d e mesure à f i l c h a u d , p a r a d a p t a t i o n d u " ~ h e r m o - a n é m o m è t r e C a l v e t " . C e t a p p a r e i l p e r m e t l ' é t u d e s i m u l t a n é e d e s f l u c t u a t i o n s d e v i t e s s e , t e m p é r a t u r e e t c o n c e n t r a t i o n e n g a z c o m b u s t i b l e
( h y d r o g è n e ) d a n s un é c o u l e m e n t n e d é p a s s a n t p a s 500°C.
A b s t r a c t . - P e r f e c t i o n o f a h o t - w i r e m e a s u r i n g s y s t e m s , by a d a p t i n g t h e
"Thermo-anémometre C a l v e t " . T h i s a p p a r a t u s a l l o w s .us t o s t u d y v e l o c i t y , t e m p e r a t u r e and c o n c e n t r a t i o n of c o m b u s t i b l e g a s ( h y d r o g e n ) f l u c t u a t i o n s i n a f l o w which d o e s n o t e x c e e d 500°C.
Les méthodes d e mesure d e s f l u c t u a t i o n s xième c a p t e u r n é c e s s a i r e m e n t e n p l a t i n e e s t d e c o n c e n t r a t i o n d a n s l e s ê c o u l e m e n t s g a - a l i m e n t é p a r une deuxième v o i e du Thermo- zeux s o n t t r è s peu r é p a n d u e s . S e u l C o r r s i n anémomètre, s u r l a q u e l l e une t e n s i o n c o n t i -
[l] a p r o p o s é une méthode v a l a b l e p o u r l e s nue e s t s u p e r p o s é e a u t r a i n d ' i m p u l s i o n s . é c o u l e m e n t s t u r b u l e n t s i s o t h e r m e s . Nous La t e n s i o n c o n t i n u e a p o u r r ô l e d ' a m o r c e r a v o n s m i s a u p o i n t [ 2 ] , [3] un d i s p o s i t i f l a c a t a l y s e , l a p r e m i è r e i m p u l s i o n donne l a v a l a b l e p o u r l e s m e s u r e s s i m u l t a n é e s d e t e m p é r a t u r e d u f i l .
f l u c t u a t i o n s d e c o n c e n t r a t i o n en h y d r o g è n e C e t t e t e m p é r a t u r e dépend d e l a t e m p s r a - d a n s l ' a i r , d e v i t e s s e e t d e ' t e m p é r a t u r e .
C ' e s t une a d a p t a t i o n du "Thermo-anémomètre"
d é v e l o p p é à 1'E.N.S.A.E.-C.E.R.T.
PRINCIPE ET REALISATION. - Le p r i n c i p e d u Thermo-anémomètre à f i l chaud e s t e x p l i c i t é d a n s
141e t [5]. Un t r a i n d e 2 i m p u l s i o n s e s t envoyé s u r l e f i l , l ' a p p a r e i l f o u r n i t l a t e m p é r a t u r e mémorisée a p r è s l a p r e m i è r e i m p u l s i o n e t l a v i t e s s e mémorisée a p r è s l e s
t u r e d u g a z , d e l a v i t e s s e e t d e 'la c o n c e n - t r a t i o n e n h y d r o g è n e , s o i t E ( u , O , c ) . On m o n t r e que [3]
:E ( u , O , c ) = E ~ ( u ) + E2(0) + E ~ ( c )
u e t O é t a n t f o u r n i s s u r l a p r e m i è r e v o i e , il e s t p o s s i b l e d e d é d u i r e c .
Sur l a f i g u r e 1 c i - d e s s o u s , nous a v o n s p o r t é E p o u r u e t O c o n s t a n t s , c v a r i a n t d e O à 3 %.
d e u x i m p u l s i o n s e t c e c i p o u r un s e u l c a p - t e u r .
Pour l a mesure d e l a c o n c e n t r a t i o n , n o u s m e t t o n s e n o e u v r e l e s p r o p r i é t é s c a t a l y t i - q u e s d u p l a t i n e a v e c l ' h y d r o g è n e . Un f i l d e p l a t i n e c h a u f f é a u - d e s s u s de. 250°C c a t a - l y s e l a c o m b u s t i o n d e l ' h y d r o g è n e d a n s l ' a i r d ' u n e f a ç o n s t a b l e . L ' é l é v a t i o n d e l a t e m p é r a t u r e du f i l dépend d e l a concen-
t r a t i o n . D'une m a n i è r e p r a t i q u e , un deu- F i g . 4
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1971570
M. TRINITE ET P. VALENTIN
L'appareil à deux voies est inséré dans une chaine automatique de mesure dont l'or- gane de sortie est soit un calculateur soit un perforateur. Cette chaine est schématisée sur la figure 2 ci-dessous.
B L U L T L T S &LiCTiUR
DIGITAL M VOIES
P.101 OllVtT7l
1 H C I I Y O - A W U O Y I T R I
s f .A.T
Fie. 2
La chaine procède par échantillonnage lent, la fréquence d'échantillonnage étant limitée par l'organe de sortie (théorique- ment, elle est limitée par le temps de re- tour à l'équilibre du capteur).
Les caractéristiques de sortie de l'ap- pareil avec ses deux voies sont résumées dans le tableau ci-dessous.
POSSIBILITES DE MESURE. - Il faut d'abord examiner si la durée de mesure de l'échan- tillon est compatible avec les fréquences
Voie 2 Z(u,O,c) -4volts pour 30 m/s
3volts pour 100°C 2,5volts gour 3% d'Hn u
O
C
rencontrées en écoulement turbulent.
Voie 1 u,O
-7 volts pour 30m/s 3 volts pour 100°C
* - d
a) Température-concentration
:temps de mesure 30 ps (la largeur d'une impulsion), temps de réponse du fil 0,78 ps pour la température et 0,23 ps pour la concentra- tion. Ces temps sont compatibles si l'on
vitesse est dix fois plus grand, il y a donc une atténuation des hautes fréquences.
On montre que [3] pour considérer les mesu- res de vitesse et de température indépen- dantes, il suffit que
où est l'intensité de turbulence en g
température, 1 ' intensité de turbulence en vitesse dont la tension est exprimée en température et R le coefficient d'auto-
(r
)corrélation pour le temps de mesure de la vitesse r.
Dans ces conditions, nous avons pu mesu- rer avec 1 fil, intensités d e turbulence en u,O et coefficient de corrélation u,O, avec 2 fils, coefficients d'auto-corrélations en u et O. Coefficients de corrélation u, c et O,c (pour ces derniers, les mesures ont été limitées par suite de la faible capacité du calculateur).
Les sondes en platine peuvent supporter 800°C (écoulement 500°C + fonctionnement 300°C). L'emploi des sondes doubles est fa- cilité par l'absence de sillage thermique permanent.
APPLICATION. - Nous avons utilisé ce dispo- sitif pour l'étude d'une couche limite tur- bulente avec combustion catalytique d'hy- drogène à la paroi. Nous donnons quelques exemples de mesure (voir [2] et [31).
Sur les deux figures suivantes, X est la distance à l'origine de la catalyse, la vi- tesse de l'écoulement libre était de 30 m/s.
examine La valeur du coefficient d'auto- corrélation pour un temps de 30 us (0,96).
b) Vitesse
:le temps de mesure de la
CHAINE D E MESURE POUR L'ETUDE D E LA DIFFUSION TURBULENTE C5b-47
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