بررسی تجربی عوامل تاثیرگذار بر حساسیت جهت در جریان‌سنج سیم‌داغ

در اندازه‌گیری جریان دوبعدی توسط جریان‌سنج سیم‌داغ، حساسیت سنسور به تغییر جهت جریان (حساسیت جهت یا پاسخ زاویهای) از اهمیت زیادی برخوردار است. پاسخ زاویه‌ای سنسور، رابطه بین بردار سرعت جریان و انتقال حرارت از سنسور است که توسط تابع حساسیت تعیین می‌شود. در این مقاله با هدف بررسی دو تابع حساسیت شناخته شده (قانون کسینوسی و رابطه هینز) با استفاده از آزمایش‌های تونل باد، تاثیر عوامل مختلفی از جمله شرایط جریان (سرعت و جهت)، شرایط هندسی پراب (نسبت هندسی طول به قطر سنسور، l/d) و شرایط عملکردی پراب (دمای سنسور) بر محدوده قابلیت استفاده از قانون کسینوسی و مقدار ضریب حساسیت k بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد، بازه زاویه‌ای استفاده از قانون کسینوسی به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است. در صورتی که خطای اندازه‌گیری توسط قانون کسینوسی تا 1% قابل قبول باشد، محدوده زاویه‌ای قابلیت کاربرد این قانون برای اندازه‌گیری جریان با سرعت‌هایی بیش از 10 m/s، به حدود ±30 ° میرسد. در نسبت‌های هندسی بالاتر از 600، اندازه‌گیری توسط قانون کسینوسی از دقت خوبی برخوردار است. همچنین ضریب k، کاملا به شرایط جریان و شرایط هندسی پراب وابسته است، به نحوی که مقدار آن با افزایش زاویه و سرعت جریان و همینطور نسبت هندسی l/d، کاهش می‌یابد. نتایج این تحقیق در انتخاب و طراحی مناسب پراب برای افزایش دقت و بازه اندازه‌گیری دوبعدی جریان توسط جریان سنج سیم داغ قابل استفاده می باشد.

Experimental Investigation on Parameters Affecting the Directional Sensitivity of Hot Wire Anemometer

measurement accuracy. The angular response of the sensor describes the relationship between flow velocity vector and heat transfer from the sensor, which is determined by a sensitivity function. In this paper, two sensitivity functions, namely cosine law and Hinze equation, have been studied using wind tunnel experiments to evaluate the effect of various parameters such as flow conditions (velocity and direction), probe aspect ratio (l/d) and probe operational condition (sensor temperature) on the range of applicability of cosine law and magnitude of the sensitivity coefficient, k. Results show that the angular range of applicability of cosine law depends on flow and probe conditions. At 1% measurement error, the range of applicability of cosine law for flow measurements of velocities exceeding 10 m/s was found to be in the range of ±30 ordm;. Moreover, at geometrical ratios higher than 600, twodimensional flow measurements using the cosine law presents results with acceptable accuracy. In addition, the sensitivity coefficient is completely dependent on flow condition and probe aspect ratio, and its value decreases with increase in flow angle and velocity and reduction in probe aspect ratio. The results of this research can be used in the selection and proper design of probes for twodimensional flow measurements using hot wire anemometers.