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Claude GAILLEDREAU : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux - Expert à la Commission Électrotechnique Internationale
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le débitmètre dit à vortex (ou à tourbillons) exploite un principe original qui consiste à provoquer, au sein du fluide ( liquide ou gaz), des variations périodiques de la vitesse et de la pression, et à en déduire le volume de fluide écoulé.
Le signal physique qu’il délivre étant à l’origine périodique, son traitement fait appel aux techniques numériques ; il s’agit donc d’un type d’instrument qui a bénéficié des développements très rapides de la micro‐informatique, observés depuis une ou deux décennies. Ses avantages essentiels sont l’absence de pièces tournantes, et une sortie linéaire avec le débit, qui lui confère une bonne dynamique de mesure.
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2. Principe des débitmètres à sillage tourbillonnaire
L’objet de ce paragraphe 2 est de présenter au lecteur une synthèse des études de laboratoire sur les mécanismes de base exploités dans les instruments à sillage tourbillonnaire, synthèse indispensable à la bonne compréhension de ce type de débitmètre, relativement nouveau.
Le principe exploité par les débitmètres à sillage tourbillonnaire, dits commercialement « à vortex », a fait l’objet de nombreuses études théoriques et expérimentales, dont certaines de celles qui ont été développées en France (Ait Sahlia [1], Bouras [2], Strzelecki [3], Zaaraoui [4]) nous ont été aimablement communiquées pour consultation (Professeur Renaudeaux, Laboratoire de Génie en Mécanique des Fluides, Université Paris VI).
2.1 Nombre de Strouhal
La figure 1 est une représentation schématique de l’écoulement autour d’un obstacle cylindrique (appelé aussi corps perturbateur – en anglais bluff body ) normal à l’axe de la conduite, disposition fréquemment adoptée dans les débitmètres commerciaux.
Dans une description idéalisée de l’écoulement autour d’un obstacle, les lignes de courant sont déviées de part et d’autre de cet obstacle, et il apparaît deux couches de cisaillement qui s’enroulent alternativement autour de l’arête correspondante pour donner naissance à une double rangée de tourbillons appariés t0 , t2 , t4 ,... et t1 , t3 , t5 ... (allée de Bénard-von Karman). Ces tourbillons sont équidistants de a, et les deux rangées sont parallèles et distantes de b ; le régime d’écoulement est stable pour une valeur déterminée de b / a. Les tourbillons d’une rangée tournent tous dans le même sens, et en sens inverse des tourbillons de l’autre rangée.
La figure 2 est une visualisation de l’aspect des lignes de courant dans une telle allée tourbillonnaire, d’après une étude faite au Centre de Recherches de Toulouse de l’Office National d’Études et de Recherches...
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