Un vélocimètre est un appareil utilisé pour mesurer la vitesse des fluides et des gaz. Certains vélocimètres mesurent les mouvements de particules en suspension dans le fluide, tandis que d’autres n’utilisent que la lumière réfléchie par les lasers. L’étude de la vitesse des fluides et des gaz est appelée vélocimétrie.
Un vélocimètre peut être utilisé pour mesurer deux types différents de dynamique des fluides. Une spécification lagrangienne du champ d’écoulement se produit lorsque des particules tombent dans le fluide et que leurs mouvements sont observés. C’est comme regarder un bâton être emporté par le courant ou pris dans un tourbillon. Une spécification eulérienne du champ d’écoulement observe un point spécifique dans l’écoulement sur une période de temps. C’est comme s’asseoir sur la rive et regarder un coude d’une rivière.
La vélocimétrie des particules consiste à introduire des particules dans l’eau et à mesurer leur vitesse. Les particules peuvent être de minuscules gouttelettes d’eau ou d’huile, ou des pastilles de métal et de verre. Un vélocimètre mesure la vitesse de ces particules en les photographiant à un moment donné de leur mouvement dans le cours d’eau. Puis une autre photo est programmée pour être prise quelques instants plus tard. Les deux photos seront comparées et la vitesse globale du fluide sera déterminée.
La caméra utilisée pour prendre les photos des particules est un faisceau laser. Deux lentilles aplatissent et élargissent le faisceau afin de créer un flash court, qui est ensuite analysé pour créer une image bidimensionnelle ou 2D. Les lasers sont utilisés parce que les particules se déplacent rapidement et sont microscopiques. Un objectif d’appareil photo normal ne peut pas s’ouvrir et se fermer assez rapidement pour capturer leurs mouvements.
Un autre type de vélocimètre est appelé vélocimètre Doppler. Dans ce type de vélocimétrie, les réflexions de la lumière sont mesurées à la place des particules. Le vélocimètre dirige un faisceau laser sur les artères d’un patient, par exemple, et la façon dont la lumière se reflète sur le sang en mouvement indiquera au technicien à quel point le sang circule bien. Ce type de mesure provient de l’effet Doppler, lorsque la vitesse de la lumière peut être jugée en mesurant la fréquence d’une onde par rapport à l’observateur.
La vélocimétrie a de nombreuses applications pratiques. Un vélocimètre peut déterminer le tourbillon des gaz et des fluides dans les moteurs à combustion, les fours, les séchoirs par pulvérisation et les usines de traitement chimique. La connaissance de la façon dont les fluides se déplacent dans les machines aide les concepteurs à planifier contre l’usure et à diagnostiquer les problèmes et la praticité globale du système. La vélocimétrie laser étant non invasive, elle peut également être utilisée dans le cadre de procédures médicales.