Che cos'è un velocimetro?

Un velocimetro è un dispositivo utilizzato per misurare la velocità di fluidi e gas. Alcuni velocimetri misurano i movimenti di particelle che sono state sospese nel fluido, mentre altri usano solo la luce riflessa dei laser. Lo studio della velocità di fluidi e gas si chiama velocimetria.

Un velocimetro può essere utilizzato per misurare due diversi tipi di fluidodinamica. Una "specifica lagrangiana del campo di flusso" è quando le particelle cadono nel fluido e si osservano i loro movimenti. Questo è simile a guardare un bastone trasportato dalla corrente o catturato in un vortice. Una "specifica euleriana del campo di flusso" osserva un punto specifico nel flusso per un periodo di tempo. Questo è analogo al sedersi sulla riva e guardare una curva di un fiume.

La velocimetria delle particelle si verifica quando le particelle vengono introdotte nell'acqua e viene misurata la loro velocità. Le particelle potrebbero essere minuscole goccioline di acqua o olio o pellet di metallo e vetro. Un velocimetro misura la velocità di queste particelle scattandone una foto in un punto del loro movimento nel flusso. Quindi un'altra foto è programmata per essere scattata qualche istante dopo. Le due foto verranno confrontate e verrà determinata la velocità complessiva del fluido.

La "fotocamera" utilizzata per scattare le foto delle particelle è un raggio laser. Due obiettivi appiattiscono e allargano il raggio per creare un breve lampo, che viene quindi analizzato per creare un'immagine bidimensionale o 2D. I laser vengono utilizzati perché le particelle sono in rapido movimento e microscopiche. Un normale obiettivo per fotocamera non può aprirsi e chiudersi abbastanza rapidamente da catturare i loro movimenti.

Un altro tipo di velocimetro è chiamato il velocimetro Doppler. In questo tipo di velocimetria, vengono misurati i riflessi della luce anziché le particelle. Il velocimetro dirige un raggio laser sulle arterie di un paziente, ad esempio, e il modo in cui la luce si riflette sul sangue in movimento dirà al tecnico quanto bene il sangue circola. Questo tipo di misurazione deriva dall'effetto Doppler, quando la velocità della luce può essere giudicata misurando la frequenza di un'onda rispetto all'osservatore.

La velocimetria ha molte applicazioni pratiche. Un velocimetro può determinare il "vortice" di gas e fluidi in motori a combustione, forni, essiccatoi a spruzzo e impianti di trattamento chimico. La conoscenza di come si muovono i fluidi nelle macchine aiuta i progettisti a pianificare contro l'usura e diagnosticare i problemi e la praticità generale del sistema. Poiché la velocimetria laser non è invasiva, può essere utilizzata anche nell'ambito di procedure mediche.