Mesures locales de la vitesse dans un fluide

La mesure de vitesse de fluide se retrouve aussi bien dans des applications industrielles qu’environnementales. Des instruments sont utilisés pour enregistrer les déplacements de fluide en conditions confinées, dans des conduites, ou en champ ouvert. D’autres instruments sont utilisés pour contrôler que la vitesse de fluide ne dépasse pas, par excès ou par défaut, un seuil critique de sécurité. Le choix de l’instrument doit donc être fait à bon escient d’autant plus que la mesure de vitesse est une opération délicate dans la mesure où l’introduction d’un instrument dans un écoulement engendre une perturbation pouvant conduire à une erreur dans l’estimation de la vitesse.

Les conditions de mesure peuvent ainsi être très variées. Pour des mesures dans des conduits par exemple, on rencontrera aisément des vitesses de l’ordre de 10 m.s ⁻¹ pour de l’air pouvant être pollué et à haute température dans des conduits de cheminées, propre dans des conduits de ventilation, voire contaminé en milieu nucléaire. Dans le cas de mesures en champ ouvert, on pourra rencontrer des vitesses très faibles, inférieures à 1 m.s ⁻¹ quand il s’agit de qualifier une ambiance de travail dans un bureau ou de contrôler un seuil critique dans une cabine de peinture ou au niveau d’une hotte d’extraction. On pourra également rencontrer des vitesses élevées, supérieures à 20 m.s ⁻¹ quand il s’agit de qualifier le champ aéraulique dans un champ éolien, le débit d’un cours d’eau ou la vitesse d’un avion.

Cet article présente le principe des principaux instruments permettant la mesure de la vitesse d’un fluide ainsi que leurs caractéristiques, incluant le domaine d’utilisation et les facteurs d’influence. Certaines technologies, comme les sondes de pression ou les anémomètres thermiques, sont relativement anciennes. Les sondes de pression sont les premiers instruments ayant permis de réaliser des mesures de vitesse d’un fluide. Les anémomètres thermiques ont permis les premières recherches sur les phénomènes de turbulence. D’autres technologies, telles que les anémomètres à ultrasons ou les vélocimètres Doppler Laser sont beaucoup plus récentes et ont bénéficié des progrès dans tous les domaines techniques. Les particularités de chaque type d’instrument permettent de répondre au mieux à chaque problématique industrielle.