- Tytuł:
-
Absolutny pomiar bardzo małych prędkości przepływu gazu metodą fal cieplnych
Absolute measurement of very low gas flow velocity by means of thermal wave technique - Autorzy:
- Rachalski, A.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/155304.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
- Tematy:
-
anemometria
fale cieplne
metoda absolutna
anemometry
thermal waves
absolute method - Opis:
-
Przedstawiono metodę absolutnego pomiaru prędkości przepływu gazu za pomocą fal cieplnych, w zakresie bardzo małych prędkości. Na podstawie rozwiązania analitycznego zjawiska propagacji fali cieplnej w płynącym gazie, prędkość przepływu wyznaczono metodą estymacji nieliniowej uprzednio zmierzonych przesunięć fazowych składowych harmonicznych fali w funkcji częstotliwości. Metoda umożliwia pomiar prędkości przepływu gazu rzędu kilku cm/s, bez uprzedniego wzorcowania czujnika.
The phenomenon of thermal wave propagation in a flowing gas is described by the equation of energy conservation (Eq. 1). Kiełbasa [1] solved this equation using the Green's function technique and he obtained the phase shift for a linear periodic heat source (Eq. 9). This formula expresses that the wave velocity depends not only on the gas velocity but also on the thermal diffusion. If the condition of Eq. 11 is fulfilled, Eq. 10 becomes Eq. 12., so the thermal wave velocity is equal to the flow velocity, and the method can be considered as absolute. Otherwise, the probe needs to be calibrated. As can be seen from Eq. 10, the less flow velocity, the bigger difference between the flow velocity and the wave velocity. Fig. 2 shows that the lower limit of the flow velocity is about 30cm/s for air flow. Instead of a sinusoidal wave we apply a complex signal described by Eq. 12. After decomposing detectors signal into harmonics, we obtain the phase shift related to each harmonic. The phase shift obeys the system of equations (Eq. 14), where flow velocity VG and thermal diffusivity are unknown parameters. The system can be solved by means of nonlinear estimation. Fig. 3 shows exemplary signals from the first and second detector. The results of estimation are presented in Fig. 4 and Tab. 1. The estimated values of both velocity and diffusivity are correct for the velocity equal to 7cm/s, while for the velocity of 50cm/s only the velocity value is correct. It is obvious that for this velocity the expression of Eq. 10 is insensitive to the thermal diffusivity, so the estimating procedure cannot find a proper value of the parameter. The presented method enables measurements of the gas flow velocity in the range of several cm/s without previous calibration of the probe. Further investigations will include searching an objective criterion of proper determination of the thermal diffusivity and improvement of the method accuracy. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Kontrola; 2013, R. 59, nr 7, 7; 618-620
0032-4140 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Kontrola
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł