مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی مقادیر منفی ضریب حساسیت یاو سنسور جریان‌سنج سیم داغ در اندازه‌گیری جریان دوبُعدی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
پژوهشکده مهندسی مکانیک، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران
چکیده
در اندازه‌گیری جریان دوبُعدی با جریان‌سنج سیم داغ، حساسیت سنسور به تغییر جهت جریان (حساسیت جهت یا پاسخ زاویه‌ای سنسور) از اهمیت خاصی برخوردار است. حساسیت جهت سنسور، رابطه بین بردار سرعت جریان و انتقال حرارت از سنسور است که در اندازه‌گیری دوبُعدی توسط تابع و ضریب حساسیت یاو تعیین می‌شود. در برخی موارد، مقادیر ضریب حساسیت یاو K2 منفی بوده که دلایل مشخصی برای آن ارایه نشده است. در این مقاله دلایل پیدایش مقادیر منفی ضریب حساسیت یاو K2 سنسورهای بدون روکش جریان‌سنج سیم داغ در اندازه‌گیری دوبُعدی به‌صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، میدان سرعت جریان بین پایه‌های یک مدل پراب عمودی (SN) در سرعت‌ها و زوایای مختلف جریان بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند پایه‌های پراب در جریان اختلال‌هایی ایجاد می‌کنند که باعث کاهش سرعت و انحراف (چرخش) جریان در مجاورت پایه‌ها و سنسور می‌شود. در زوایای مختلف جریان (یاو) مقدار کاهش سرعت جریان تا 3% و مقدار انحراف زاویه یاو تا 3/6درجه متفاوت است. به نظر می‌رسد این پدیده بر میزان انتقال حرارت از سنسور و سرعت موثر به‌دست‌آمده از جریان‌سنج تاثیرگذار است و در نهایت منجر به ایجاد مقادیر منفی 2k می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Investigation on Negative Values of Yaw Sensitivity Coefficient for Hot Wire Anemometer Sensor in Two-dimensional Flow Measurement

نویسندگان English

S. Farsad
M.A. Ardekani
Foad Farhani
Mechanical Engineering Research Center, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST), Tehran, Iran
چکیده English

In two-dimensional measurements using hot wire anemometer, the sensitivity of the sensor to change the flow direction of direction or of of particular importance. flow velocity vector and heat transfer from the hot wire sensor is determined, using the Yaw sensitivity function and its coefficient. In some cases, negative values of Yaw sensitivity coefficient are encountered, for which no specific reason has been presented. In this paper, reason of negative values of for un-plated sensors of hot wire anemometer in two-dimensional measurements have been investigated experimentally. For this purpose, flow velocity field between the prongs of a model of a normal probe (SN) at different velocities and Yaw angles have been studied. Results show that the probe’s prongs produce flow disturbances, which cause a reduction in flow velocity and the deviation (rotation) of the flow adjacent to the prongs and the sensor. At different Yaw angles, the maximum reduction in flow velocity amounts to 3% and the deviation of flow direction has a maximum of 6.3°. It is supposed that this phenomenon affects the amount of heat transfer from the sensor and the effective velocity obtained by the hot wire anemometer, which eventually produces the reported negative values.

کلیدواژه‌ها English

Hot wire anemometer
Two-dimensional measurement
Yaw sensitivity coefficient
Negative values
SN probe model
Bradshaw P. An introduction to turbulence and its measurement: Thermodynamics and fluid mechanics series. Woods WA, editor. Amsterdam: Elsevier Science; 2013. [Link]
Lomas CG. Fundamental of hot wire anemometry. Cambridge: Cambridge University Press; 2011. [Link]
Ardekani MA, Farhani F. Experimental study on response of hot wire and cylindrical hot film anemometers operating under varying fluid temperatures. Flow Measurement and Instrumentation. 2009;20(4-5):174-179. [Link] [DOI:10.1016/j.flowmeasinst.2009.06.001]
Ardekani MA. Hot wire calibration using vortex shedding. Measurement. 2009;42(5):722-729. [Link] [DOI:10.1016/j.measurement.2008.12.001]
Bakken OM, Krogstad PÅ. A velocity dependent effective angle method for calibration of X-probes at low velocities. Experiments in Fluids. 2004;37(1):146-152. [Link] [DOI:10.1007/s00348-004-0798-y]
Zhao R, Smits AJ. Binormal cooling errors in crossed hot-wire measurements. Experiments in Fluids. 2006;40(2):212-217. [Link] [DOI:10.1007/s00348-005-0060-2]
Henbest SM, Jones MB, Watmuff JH. A technique for rapid calibration of crossed-hot-wires. 20th Australasian Fluid Mechanics Conference, 5-8 December, Australia. Perth: University of Melbourne; 2016. 18- Farsad S, Ardekani MA, Farhani F. Experimental investigation on parameters affecting the directional sensitivity of hot wire anemometer. Modares Mechanical Engineering. 2018;18(4):110-116. [Persian] [Link]
Bremhorst K. Effect of mounting systems on heat transfer from inclined cylinders in cross-flow. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1981;24(2):243-250. [Link] [DOI:10.1016/0017-9310(81)90032-6]
Bruun HH, Tropea C. The calibration of inclined hot-wire probes. Journal of Physics E Scientific Instruments. 1985;18(5):405-413. [Link] [DOI:10.1088/0022-3735/18/5/011]
Adrian RJ, Johnson RE, Jones BG, Merati P, Tung AC. Aerodynamic disturbances of hot-wire probes and directional sensitivity. Journal of Physics E Scientific Instruments. 1984;17(1):62-71. [Link] [DOI:10.1088/0022-3735/17/1/012]
Bruun HH, Nabhani N, Al-Kayiem HH, Fardad AA, Khan MA, Hogarth E. Calibration and analysis of X hot-wire probe signals. Measurement Science and Technology. 1990;1(8):782-785. [Link] [DOI:10.1088/0957-0233/1/8/019]
Buresti G, Talamelli A. On the error sensitivity of calibration procedures for normal hot-wire probes. Measurement Science and Technology. 1992;3(1):17-26. [Link] [DOI:10.1088/0957-0233/3/1/002]
Samet M, Einav S. Directional sensitivity of unplated normal-wire probes. Review of Scientific Instruments. 1985;56(12):2299-2305. [Link] [DOI:10.1063/1.1138369]
Graham LJM, Soria J, Bremhorst K. Examination of the flow around a hot-wire probe using particle image velocimetry. Experiments in Fluids. 1995;19(6):379-382. [Link] [DOI:10.1007/BF00190254]
Di Mare L, Jelly TO, Day IJ. Angular response of hot wire probes. Measurement Science and Technology. 2017;28(3):035303. [Link] [DOI:10.1088/1361-6501/aa5014]
Argüelles Díaz KM, Fernández Oro JM, Galdo Vega M, Blanco Marigorta E. Effects of prong-wire interferences in dual hot-wire probes on the measurements of unsteady flows and turbulence in low-speed axial fans. Measurement. 2016;91:1-11. [Link] [DOI:10.1016/j.measurement.2016.05.031]
Sobczyk J. Experimental study of the flow field disturbance in the vicinity of single sensor hot-wire anemometer. EPJ Web of Conferences. 2018;180:02094. [Link] [DOI:10.1051/epjconf/201818002094]
Farsad S, Ardekani MA, Farhani F. Experimental investigation on parameters affecting the directional sensitivity of hot wire anemometer. Modares Mechanical Engineering. 2018;18(4):110-116. [Persian] [Link]