Qu'est-ce qu'un vélocimètre?

Un vélocimètre est un appareil utilisé pour mesurer la vitesse des fluides et des gaz. Certains vélocimètres mesurent les mouvements des particules en suspension dans le fluide, tandis que d’autres utilisent uniquement la lumière réfléchie par les lasers. L'étude de la vitesse des fluides et des gaz s'appelle la vélocimétrie.

Un vélocimètre peut être utilisé pour mesurer deux types différents de dynamique des fluides. Une "spécification lagrangienne du champ d'écoulement" consiste à laisser tomber des particules dans le fluide et à observer leurs mouvements. Ceci est similaire à regarder un bâton porté par le courant ou pris dans un tourbillon. Une "spécification eulérienne du champ de flux" observe un point spécifique du flux sur une période donnée. Ceci est analogue à être assis sur la rive et à regarder un méandre d'une rivière.

La vélocimétrie des particules se produit lorsque des particules sont introduites dans l’eau et que leur vitesse est mesurée. Les particules peuvent être de minuscules gouttelettes d'eau ou d'huile, ou des pellets de métal et de verre. Un vélocimètre mesure la vitesse de ces particules en les prenant en photo à un moment donné de leur mouvement dans le flux. Ensuite, une autre photo est programmée pour être prise quelques instants plus tard. Les deux photos seront comparées et la vitesse globale du fluide sera déterminée.

La "caméra" utilisée pour prendre les photos des particules est un faisceau laser. Deux lentilles aplatissent et élargissent le faisceau afin de créer un bref éclair, qui est ensuite analysé pour créer une image bidimensionnelle ou 2D. Les lasers sont utilisés parce que les particules se déplacent rapidement et sont microscopiques. Un objectif de caméra normal ne peut pas s'ouvrir et se fermer assez rapidement pour capturer leurs mouvements.

Un autre type de vélocimètre est appelé vélocimètre Doppler. Dans ce type de vélocimétrie, les réflexions de la lumière sont mesurées à la place des particules. Le vélocimètre dirige un faisceau laser sur les artères du patient, par exemple, et la façon dont la lumière se reflète sur le sang en mouvement indique au technicien si le sang circule bien. Ce type de mesure provient de l'effet Doppler, lorsque la vitesse de la lumière peut être déterminée en mesurant la fréquence d'une onde par rapport à l'observateur.

La vélocimétrie a de nombreuses applications pratiques. Un vélocimètre peut déterminer le "tourbillon" des gaz et des fluides dans les moteurs à combustion, les fours, les séchoirs par pulvérisation et les usines de traitement chimique. La connaissance de la manière dont les fluides circulent dans les machines aide les concepteurs à se prémunir contre l'usure et à diagnostiquer les problèmes et les aspects pratiques du système. La vélocimétrie laser étant non invasive, elle peut également être utilisée dans le cadre de procédures médicales.