風速計の主な用途と動作原理

風速計の主な用途と動作原理

1. 平均流速と方向を測定します。

2. 流入する流れの脈動速度とその周波数スペクトルを測定します。

3. 乱流におけるレイノルズ応力と 2 点間の速度と時間の依存性を測定します。

4. 壁せん断応力を測定します (通常は、速度測定と同様に、壁と同一面に配置されたホット フィルム プローブを使用します)。

5. 流体温度を測定します（流体温度に対するプローブ抵抗の変化曲線を事前に測定し、測定されたプローブ抵抗に基づいて温度を決定します）。

風速計の動作原理
風速計の基本原理は、細い金属ワイヤーを流体の中に置き、電流を流してワイヤーを加熱し、その温度を流体の温度より高くすることです。したがって、金属線風速計は「熱線」と呼ばれます。流体が金属ワイヤ内を垂直方向に流れると、ワイヤから熱の一部が奪われ、ワイヤの温度が低下します。強制対流熱交換の理論によれば、熱線 Q と流体の速度 v との間に関係を導き出すことができます。標準の熱線プローブは、短くて細い金属線で張られた 2 つのブラケットで構成されています。金属ワイヤは、通常、白金、ロジウム、タングステンなど、融点が高く、延性に優れた金属でできています。一般的に使用されるワイヤの直径は 5 μ m、長さは 2 mm です。小さいプローブの直径はわずか 1 μ m、長さは 0.2 mm です。熱線プローブは用途に応じて二重線、三重線、斜め線、V-形、X-形などがあります。強度を高めるために金属線の代わりに金属フィルムが使用されることもあります。通常、熱絶縁基板上に金属薄膜を溶射するもので、ホットフィルムプローブと呼ばれます。ホットライン プローブは使用前に校正する必要があります。静的校正は専用の標準風洞で実行され、流速と出力電圧の関係を測定して標準曲線に描きます。動的校正は、既知の脈動流場で実行するか、または脈動電気信号を風速計の加熱回路に追加して熱線風速計の周波数応答を検証することによって実行されます。周波数応答が悪い場合は、対応する補償回路を使用して改善できます。